JP2009189965A - サイクロン集塵機の粉塵排出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 集塵筒から粉塵を排出する際にエアーを吸い込むことがなく、簡易でメンテナンスの容易なサイクロン集塵機の粉塵排出装置を提供する。
【解決手段】 集塵筒２の下端開口部２ａを開閉する第１段の作動弁１２と、集塵筒２の下端部に第１段の作動弁１２を収納して設置され、粉塵を一時的に堆積させるための空間を有する粉塵排出管１１と、粉塵排出管１１の下端開口部１１ａを開閉する第２段の作動弁１５とを備えた粉塵排出装置１０であって、第１段及び第２段の作動弁１２及び１５は、各々その上に堆積する粉塵による荷重に応じて開閉作動し、第２段の作動弁１５が開く作動荷重は第１段の作動弁１２が開く作動荷重よりも大きく設定されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、サイクロン集塵機から粉塵を排出するための粉塵排出装置に関するものである。

乾式の非鉄製錬操業においては、さまざまなサイズの粉塵を含む空気が発生するため、この空気から粉塵を除去して清浄な空気として排出することが行われている。その際、粉塵のサイズにより複数の工程に分けて段階的に除去する場合は、サイクロン集塵機を使用して比較的大きめの粉塵を除去し、サイクロン集塵機で除去しきれない微細な粉塵は、更に下流にあるバグフィルターや湿式スクラバーなどの２次除去設備を使用して空気の清浄度を向上させる方法が一般的である。

上記の方法においては、サイクロン集塵機で除去すべき粉塵が十分除去できずに２次除去設備に送られた場合、当該２次除去設備ではその粉塵除去能力を超える粉塵を処理しなければならない。その結果、集塵システム全体の除去能力が低下し、場合によっては作業環境の悪化や２次除去設備からの粉塵流出を招く可能性があるため、サイクロン集塵機を効率よく操業することが重要である。

サイクロン集塵機のしくみは、粉塵を含む空気を集塵筒の吸入口から吸引して旋回流による遠心力を与えることで、空気中の粉塵を分離、捕集するというものである。捕集された粉塵は、集塵筒内の逆円錐部分の下部に次第に堆積するため、定期的若しくは連続的に、集塵筒の下端開口部から集塵筒外に排出する必要がある。

一方、サイクロン集塵機では、上記したように集塵筒内を負圧にして吸入口から粉塵を含む空気を吸引するしくみになっているので、効率の良い操業を行うためには、集塵筒内を安定した負圧状態に維持しなければならない。そのため、集塵筒から粉塵を排出する際には、集塵筒の下端開口部からエアーを吸込まない構造とすることが必要である。

このための方法として、集塵ボックスを集塵筒の下端開口部に取り付けて、所定量の粉塵が集塵ボックス内に堆積した時に集塵ボックスを取り外して粉塵を排出し、空になった集塵ボックスを改めて取り付けるというバッチ式の排出作業を実施することがある。しかしながら、この方法では、集塵筒内の負圧状態を変動させることなく短時間で上記排出作業を実施することは困難であるため、結果としてサイクロン集塵機の操業効率の低下を招くという問題がある。

また、集塵筒の下端開口部を水封止し、捕集した粉塵をスラリー化して集塵筒外へ連続的に排出する方法もある。しかし、この方法では、集塵筒内に粉塵の鋳付きが発生し、粉塵を排出するための下端開口部が閉塞しやすいという問題がある。尚、ここでいう鋳付きとは、スラリー化した粉塵が集塵筒壁に付着し、乾燥、固着すること、又はその固着物を意味する。

また、集塵筒の下端開口部にロータリーバルブやスクリューフィーダーなどの装置を設置して、連続的に粉塵を排出する方法もある。しかし、この方法においても、装置に粉塵が付着するので、頻繁にメンテナンスする必要があるうえ、装置の構造が複雑になるため、コストが高くなるという問題点がある。

一方、例えば特許文献１（実開平０７−０１３４５１号公報）には、集塵筒の下端開口部に錘付き作動弁を設け、堆積した粉塵の自重により作動弁が開いて粉塵を排出させ、排出後は錘の荷重により作動弁が閉じる装置が記載されている。しかしながら、この構造では、粉塵排出時に集塵筒の下端開口部からエアーを吸込むことが避けられない。そのため、サイクロン集塵機の操業効率を良好に維持することができないという欠点があった。
実開平０７−０１３４５１号公報

本発明は、このような状況を解決するためになされたものであり、粉塵を排出する際にエアーを吸い込むことがなく、しかも簡易でメンテナンスの容易なサイクロン集塵機の粉塵排出装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明が提供するサイクロン集塵機の粉塵排出装置は、集塵筒の下端部に設置され、該集塵筒の下端開口部を開閉する第１段の作動弁と、該集塵筒の下端部に該第１段の作動弁を収納して設置され、該集塵筒の下端開口部から排出された粉塵を一時的に堆積させるための空間を有する粉塵排出管と、該粉塵排出管の下端部に設置され、該粉塵排出管の下端開口部を開閉する第２段の作動弁とを備え、前記第１段の作動弁及び第２段の作動弁は、各々、その上に堆積する粉塵による荷重に応じて開閉作動し、第２段の作動弁が開く作動荷重が第１段の作動弁が開く作動荷重よりも大きいことを特徴としている。

上記粉塵排出装置においては、第１段の作動弁及び第２段の作動弁は、各々、支持棒により粉塵排出管に回動可能に支持されるとともに、支持棒の反対側に錘が接続された天秤構造をなしており、錘の重量及び／又は回動の中心と錘との距離を変更することによって各々の作動荷重を調整できる。また、上記粉塵排出装置においては、第１段の作動弁と集塵筒の下端周縁部のいずれか片方、及び／又は第２段の作動弁と粉塵排出管の下端周縁部のいずれか片方には、互いの当接箇所をシールし且つ粉塵を排出できる形状のシール部材が設けられていることが好ましい。

本発明によれば、上下方向に離間して設けた２つの作動弁が開く作動荷重が互いに異なっているため、これらの作動弁が実質的に同時に開くことを防止できる。これにより、粉塵の排出時に集塵筒内にエアーを吸い込むことがなくなるため、サイクロン集塵機を良好な操業効率で安定して運転することができる。更に、本発明のサイクロン集塵機の粉塵排出装置は簡易な構造であるため、低コストでサイクロン集塵機を操業することができる。

本発明のサイクロン集塵機の粉塵排出装置は、サイクロン集塵機の集塵筒の下端開口部を開閉する第１段の作動弁と、集塵筒の下端部に第１段の作動弁を収納して設置され、集塵筒の下端開口部から排出された粉塵を一時的に堆積させるための空間を有する粉塵排出管と、粉塵排出管の下端開口部を開閉する第２段の作動弁とを備えている。そして、これら第１段及び第２段の作動弁は、各々、その上に堆積する粉塵による荷重に応じて開閉作動し、第２段の作動弁が開く作動荷重は第１段の作動弁が開く作動荷重よりも大きく設定されている。これにより、第１段の作動弁と第２段の作動弁が実質的に同時に開くことがなくなるため、集塵筒内にエアーが流入するのを防ぐことができる。

以下、本発明の粉塵排出装置の一実施態様を、図１を参照しつつ詳細に説明する。図１に示すように、サイクロン集塵機１の集塵筒２の下端部には、第１段の作動弁１２が設けてある。この第１段の作動弁１２は通常は閉鎖状態にあり、その上にサイクロン集塵機１で捕集した粉塵を徐々に堆積させる。堆積した粉塵の荷重が所定の荷重となったときに第１段の作動弁１２が開き、堆積した粉塵を下方に排出するようになっている。

サイクロン集塵機１の集塵筒２の下端部には粉塵排出管１１が設けてあり、この粉塵排出管１１は、第１段の作動弁１２を収納すると共に、集塵筒２から排出された粉塵を一時的に堆積させる空間を有している。尚、粉塵排出管１１の上端部は、集塵筒２の側壁外面に隙間なく固定されている。また、粉塵排出管１１のサイズや形状は、収納している第１段の作動弁１２の開閉動作が可能であり、且つ、第１段の作動弁１２の複数回の開閉動作によって排出される粉塵を収容することが可能であれば、特に限定されるものではない。

粉塵排出管１１の下端部は開口しており、この下端開口部１１ａを開閉するように、第２段の作動弁１５が設けてある。第２段の作動弁１５は、第１段の作動弁１２と同様に、通常は閉鎖状態にあり、その上に堆積した粉塵の荷重が所定の荷重となったとき開いて、堆積した粉塵を下方に排出するようになっている。

次に、上記第１段の作動弁１２及び第２段の作動弁１５の開閉機構について具体的に説明する。第１段及び第２段の作動弁１２、１５は、それぞれ支持棒１３及び１６により粉塵排出管１１に回動可能に支持されている。第１段及び第２段の作動弁１２、１５を支持している支持棒１３及び１６の反対側には、それぞれ錘１４及び１７が接続されて天秤構造をなしている。これにより、通常は閉鎖位置にて静止状態にある第１段及び第２段の作動弁１２、１５は、各々、その上に堆積した粉塵が所定の荷重になったとき、下方に回動して下端開口部２ａ、１１ａを開き、粉塵が落下して荷重が減少すると、上方に回動して再び下端開口部２ａ、１１ａを閉鎖することができる。

更に具体的に説明すると、集塵筒２で集められた粉塵は、時間経過に伴って次第に第１段の作動弁１２の上に堆積する。堆積した粉塵の荷重が第１段の作動弁１２の作動荷重を超えると、第１段の作動弁１２が下方に向かって回動して集塵筒２の下端開口部２ａが開放され、第１段の作動弁１２上に堆積していた粉塵は、粉塵排出管１１に排出される。集塵筒２からの粉塵の排出が進むと、第１段の作動弁１２にかかる荷重が減少するため、第１段の作動弁１２は上方に回動して、下端開口部２ａを閉鎖する。

このとき、第２段の作動弁１５の作動荷重の方が第１段の作動弁１２より大きく設定されているため、粉塵排出管１１に受け入れられた粉塵が第２段の作動弁１５の上に堆積しても、第２段の作動弁１５は作動せずに閉鎖状態のままである。従って、この第１段の作動弁１２の開閉動作の際に、外部のエアーが粉塵排出管１１の下端開口部１１ａを経て集塵筒２内に流入するのを防止することができる。

更に時間が経過し、第１段の作動弁１２が開閉動作を繰り返すことにより、集塵筒２から排出された粉塵が第２段の作動弁１５の上に次第に堆積していく。その結果、第２段の作動弁１５の上に堆積した粉塵の荷重が第２段の作動弁１５の作動荷重を超えると、第２段の作動弁１５が下方に回動して開放され、粉塵排出管１１内に堆積した粉塵が外部に排出される。粉塵排出管１１から粉塵が排出することにより、第２段の作動弁１５にかかる荷重が減少するため、第２段の作動弁１５は上方に回動して下端開口部１１ａを閉鎖する。

この際、第１段の作動弁１２が下方に回動して粉塵の多くが排出されると第１段の作動弁１２は上方に回動し始めるうえ、第１段の作動弁１２の開放によって排出された粉塵が第２段の作動弁１５上に堆積するまでには粉塵排出管１１の空間内を落下する時間を要する。従って、第２段の作動弁１５が開放される前に、第１段の作動弁１２は元の位置に復帰して集塵筒２の下端開口部２ａを閉鎖する。その結果、実質的に第１段の作動弁１２と第２段の作動弁１５が同時に開放状態にはならず、集塵筒２の下端開口部２ａから集塵筒２内部に外部のエアーが流入することはない。

尚、第２段の作動弁１５の作動荷重は、第１段の作動弁１２の作動荷重に比べて３〜５倍であることが特に好ましい。第２段の作動弁１５の作動荷重が第１段の作動弁１２の作動荷重の３倍未満の場合には、第２段の作動弁１５が開閉作動する間に第１段の作動弁１２が開閉作動する回数が少なくなる。即ち、第１段の作動弁１２の作動頻度に対する第２段の作動弁１５の作動頻度が相対的に高くなり、短時間といえども第１段の作動弁１２と第２段の作動弁１５が同時に開く恐れがある。また、５倍より大きい場合には、第２段の作動弁１５上に堆積する粉塵量が多くなり、その堆積場所を確保するために粉塵排出管１１を太くするか長くしなければならならず、これによって作業空間が狭くなり、場合によっては設置が不可能となるため好ましくない。

上記第１段及び第２段の作動弁１２、１５の作動荷重は、第１段の作動弁１２の作動荷重よりも第２段の作動弁１５の作動荷重が大きくなるように設定するが、その範囲内で各々変更可能であることが好ましい。例えば、錘１４、１７の重量を変えたり、支持棒１３、１６における錘１４、１７の位置を変えることで錘１４、１７と回動の中心との距離を変更したりすることによって、各々の作動荷重を変更することができる。これによって、例えば、ロット変更などに伴って粉塵の性状が変わっても、簡易に作動荷重を設定し直すことが可能となる。

尚、上記一実施態様では天秤構造の錘により作動荷重を設定する作動弁について説明したが、作動弁を電気的に開閉すること、即ち、コンピュータに設定した作動荷重に応じて作動弁を開閉させることも可能である。

本発明のサイクロン集塵機の粉塵排出装置においては、例えば図１に示すように、第１段の作動弁と集塵筒の下端周縁部のいずれか片方、及び／又は第２段の作動弁と粉塵排出管の下端周縁部のいずれか片方には、互いの当接箇所をシールし且つ粉塵を排出できる形状のシール部材１８を設けることが好ましい。これにより、作動弁の閉鎖状態における気密性がより一層向上し、集塵筒２の下端開口部２ａからのエアーの流入をより確実に防止することが可能となる。

尚、集塵筒２や粉塵排出管１１側にシール部材を取り付ける場合は、粉塵排出の妨げとならないように、例えばＯリング等の環状シール部材を下端周縁部に沿って取り付けるのが好ましい。一方、作動弁１２、１５側にシール部材を取り付ける場合は、下端開口部に対向する側の全面に平滑なシートを取り付けるのが好ましいが、作動弁１２、１５における下端開口部との対向面に凹凸ができないように、下端周縁部との当接箇所に環状シール部材を埋め込んでも良い。

上記した本発明に係る粉塵排出装置を適用することによって、サイクロン集塵機の粉塵分離性能が安定し、操業効率が向上する。また、２次除去設備として使用するバグフィルターや湿式スクラバーの負荷変動が小さくなり、集塵システム全体の性能が向上する。更に、簡易な構造であるため、鋳付きの発生が減少してメンテナンスが容易となるうえ、コストを抑えることができる。

図１に示す粉塵排出装置１０を備えたサイクロン集塵機１を用いて、粉塵を含んだ空気から粉塵の除去を行った。即ち、サイクロン集塵機１の集塵筒２の下端部に粉塵排出管１１を設け、集塵筒２の下端開口部２ａ及び粉塵排出管１１の下端開口部１１ａに、天秤構造を構成する第１段の作動弁１２及び第２段の作動弁１５をそれぞれ設置した。

第１段の作動弁１２に設けた第１の支持棒１３の先端部分に、作動荷重が１ｋｇとなるように調節した錘１４を取り付けた。同様に、第２段の作動弁１５に設けた第２の支持棒１６の先端部分に、作動荷重が４ｋｇとなるように調節した錘１７を取り付けた。

また、第１段及び第２段の作動弁１２、１５の集塵筒２に対向する側の表面に、集塵筒２の下端開口部２ａ及び粉塵排出管１１の下端開口部１１ａとの密着性を向上させるため、それぞれ平滑なゴムシートを貼り付けた。上記の構成のサイクロン集塵機１の粉塵排出装置１０を用いて、粉塵を含む空気の処理を行った。

その結果、第１段の作動弁１２が５回開閉したときに、第２段の作動弁１５が１回開閉して、粉塵が粉塵排出管１１から排出された。その際、５回目の開閉で第１段の作動弁１２が閉鎖した直後に、第２段の作動弁１５が開放し、第１段及び第２段の作動弁１２、１５が同時に開くことはなかった。更に、集塵筒２内は負圧で運転されていたが、第２段の作動弁１５の開放時に第１段の作動弁１２は集塵筒２の下端開口部２ａと密着したままであり、集塵筒２の下端開口部２ａからエアーが吸込まれることは無かった。

本発明の一具体例に係る粉塵排出装置を備えたサイクロン集塵機を示す概略部分断面正面図である。

符号の説明

１ サイクロン集塵機
２ 集塵筒
１０ 粉塵排出装置
１１ 粉塵排出管
１２ 第１段の作動弁
１５ 第２段の作動弁
１３、１６ 支持棒
１４、１７ 錘
１８ シール部材

Claims (3)

1. サイクロン集塵機で捕集された粉塵を、集塵筒の下端開口部から排出するための粉塵排出装置であって、
   該集塵筒の下端部に設置され、該集塵筒の下端開口部を開閉する第１段の作動弁と、該集塵筒の下端部に該第１段の作動弁を収納して設置され、該集塵筒の下端開口部から排出された粉塵を一時的に堆積させるための空間を有する粉塵排出管と、該粉塵排出管の下端部に設置され、該粉塵排出管の下端開口部を開閉する第２段の作動弁とを備え、
   前記第１段の作動弁及び第２段の作動弁は、各々、その上に堆積する粉塵による荷重に応じて開閉作動し、第２段の作動弁が開く作動荷重が第１段の作動弁が開く作動荷重よりも大きいことを特徴とする、サイクロン集塵機の粉塵排出装置。
2. 前記第１段の作動弁及び第２段の作動弁は、各々、支持棒により前記粉塵排出管に回動可能に支持されるとともに、支持棒の反対側に錘が接続された天秤構造をなしており、錘の重量及び／又は回動の中心と錘との距離を変更することによって各々の作動荷重を調整できることを特徴とする、請求項１に記載のサイクロン集塵機の粉塵排出装置。
3. 前記第１段の作動弁と前記集塵筒の下端周縁部のいずれか片方、及び／又は前記第２段の作動弁と前記粉塵排出管の下端周縁部のいずれか片方には、互いの当接箇所をシールし且つ粉塵を排出できる形状のシール部材を設けたことを特徴とする、請求項１又は２に記載のサイクロン集塵機の粉塵排出装置。

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