JP2018118827A

JP2018118827A - プラント用ホッパー装置及びその処理物の付着防止方法

Info

Publication number: JP2018118827A
Application number: JP2017012029A
Authority: JP
Inventors: 杉本　治久; Haruhisa Sugimoto; 治久杉本; 健二姫元; Kenji Himemoto; 裕之杉浦; Hiroyuki Sugiura; 大介尾上; Daisuke Onoe
Original assignee: Starlite Co Ltd; Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Starlite Co Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 2017-01-26
Filing date: 2017-01-26
Publication date: 2018-08-02
Anticipated expiration: 2037-01-26
Also published as: JP6961945B2

Abstract

【課題】
ホッパー本体の構造及び内面仕上げを変更し、処理物の内面への固着を最小とすることで、人為的労働量を削減し、引いては人命に関わる事故の機会リスクを最小化することが可能なプラント用ホッパー装置及びその処理物の付着防止方法を提供する。
【解決手段】
鉱工業における粉体や粉体混練物等の処理物を投入し、後工程へ処理物を供給するためのプラント用ホッパー装置であって、ホッパー本体を構成するガイド板２に複数の開口３を備えるとともに、ガイド板の内面で処理物Ｓが接触する部位に開口を覆うようにポリウレア樹脂からなる剥離膜４を設け、剥離膜は周囲の固定部５のみでガイド板に拘束された状態で自己保持されている。そして、開口に臨む剥離膜に外側から衝撃力あるいは変形力を付与する。
【選択図】図８

Description

本発明は、鉱工業における粉体や粉体混練物等の処理物を投入し、後工程へ処理物を供給するためのプラント用ホッパー装置及びその処理物の付着防止方法に関するものである。

従来、粉体や、粉体と液体が混合した粉体混練物等の処理物を投入して、後工程に送るためのテーパー状内面を有するホッパーにおいて、処理物がホッパーの内面に付着するのを防止する方法は種々提供されている。例えば、駆動機構を介して投入されるエア吹き付けノズルにより、ホッパー内面全域を清掃する構造（特許文献１）、粉体と液体との混合物を掻き取る可動式スクレーパーを備えた構造（特許文献２）が開示されている。

また、ホッパー内面の振動や変形によって、処理物の内面付着を防止する方法も種々提供されている。例えば、ホッパー内面側傾斜壁部に振動板を有する構造（特許文献３）、更にホッパーの一部を変形可能部とし、変形可能部に振動を加えることで内面に付着した薬剤を処理する構造（特許文献４）、剛性の高い枠部に囲まれ、該枠部より剛性の低い板部に、外力を加えることにより、内面に波打つような振動が発生させる構造（特許文献５）が開示されている。

特開２００９−０６６１３６号公報特開２０１５−００３２９０号公報特開２００７−０７４９３８号公報特開２０１３−０８６８６９号公報特開２０１５−２３１８７３号公報

しかしながら、従来のホッパーにおける処理物の内面付着を防止する技術は、鉄鋼業及び窯業などにおける大型のホッパー類生産設備に適用するのは難しい。鉄鋼業及び窯業などにおける大型のホッパー類生産設備においては、その内面への付着物のメンテナンスが課題であり、主に人力に頼るところが大である。この為に時として落下事故の危険性があった。改善策として内面にゴム製の緩衝材を設置するなどの改善策を講じているが、付着性の緩和は期待するほどでなく、また磨耗劣化、紫外線劣化の観点から維持経費面でも課題があった。

そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、ホッパー本体の構造及び内面仕上げを変更し、処理物の内面への固着を最小とすることで、人為的労働量を削減し、引いては落下事故の機会リスクを最小化するために、人がホッパー内に立入る頻度を最小化することが可能なプラント用ホッパー装置及びその処理物の付着防止方法を提供する点にある。

本発明は、前述の課題解決のために、以下のプラント用ホッパー装置を構成した。

（１）鉱工業における粉体や粉体混練物等の処理物を投入し、後工程へ処理物を供給するためのプラント用ホッパー装置であって、ホッパー本体を構成するガイド板に複数の開口を備えるとともに、前記ガイド板の内面で前記処理物が接触する部位に前記開口を覆うようにポリウレア樹脂からなる剥離膜を設け、該剥離膜は周囲の固定部のみで前記ガイド板に拘束された状態で自己保持されていることを特徴とするプラント用ホッパー装置。

（２）前記剥離膜の周囲固定部の内側に前記開口が複数存在している（１）記載のプラント用ホッパー装置。

（３）前記剥離膜の周囲固定部において、前記ガイド板の内面にポリウレア樹脂材料が接着した状態で拘束されている（１）又は（２）記載のプラント用ホッパー装置。

また、本発明は、前述の課題解決のために、以下のプラント用ホッパー装置における処理物の付着防止方法を構成した。

（４）前述の（１）〜（３）何れか１に記載のプラント用ホッパー装置において、前記ガイド板の外面に設置したバイブレーターで該ガイド板に振動を付与する振動付与手段と、前記開口に臨む剥離膜に外側から衝撃力あるいは変形力を付与する外力付与手段のうち、少なくとも一方の手段を定期的又は不定期的に実行することを特徴とするプラント用ホッパー装置における処理物の付着防止方法。

（５）前記外力付与手段が、ハンマーによる前記剥離膜の打撃である（４）記載のプラント用ホッパー装置における処理物の付着防止方法。

以上にしてなる本発明のプラント用ホッパー装置は、鉱工業における粉体や粉体混練物等の処理物を投入し、後工程へ処理物を供給するためのプラント用ホッパー装置であって、ホッパー本体を構成するガイド板に複数の開口を備えるとともに、前記ガイド板の内面で前記処理物が接触する部位に前記開口を覆うようにポリウレア樹脂からなる剥離膜を設け、該剥離膜は周囲の固定部のみで前記ガイド板に拘束された状態で自己保持されているので、前記ガイド板に外部からバイブレーターで振動を与えることにより、剥離膜に付着した粉体や粉体混練物等の処理物を振るい落とし、その付着量を少なくすることができる。ここで、ポリウレア樹脂からなる剥離膜は、耐摩耗性、耐薬品性に優れているので、様々な処理物に適用できるとともに、耐久性も向上し、また開口部分での処理物による面圧にも耐え得る引張り強度を備えている。

また、前記剥離膜に処理物が強固に付着した場合でも、前記開口に臨む剥離膜に外側から、ハンマーなどによる衝撃力を付与して、周囲のみがガイド板に拘束された剥離膜に大きな振動を与え、あるいはエアーシリンダーや油圧シリンダーなどによる変形力を付与して剥離膜を大きく変形させ、その内面に付着した処理物を細かく分断して剥落させることができる。それにより、人手によるホッパー本体内側での削ぎ落とし作業を廃止でき、あるいは作業頻度を少なくすることができる。ポリウレア樹脂からなる剥離膜は、引張り強度も強く、ハンマーによる多数回の打撃にも耐え得る強度を備えている。

本発明に係るプラント用ホッパー装置の正面図である。同じくプラント用ホッパー装置の側面図である。ホッパー本体を構成するガイド板の外面図である。（ａ）は図３のＸ−Ｘ線断面図、（ｂ）は（ａ）の部分拡大断面図である。図３のＹ−Ｙ線断面図である。ガイド板の開口部分の部分拡大斜視図である。剥離膜のガイド板に対する固定部を示すために、剥離膜を省略したガイド板の内面図である。（ａ）は剥離膜に処理物が付着した状態を示した簡略端面図、（ｂ）は開口に臨む剥離膜に外力を付与したとき処理物が剥落する状態を示した簡略端面図である。

次に、添付図面に示した実施形態に基づき、本発明を更に詳細に説明する。図１及び図２は、本発明のプラント用ホッパー装置を示し、図３〜図７はその部分構造を示し、図中符号１はホッパー本体、２はガイド板、３は開口、４は剥離膜をそれぞれ示している。

本発明のプラント用ホッパー装置は、鉱工業における粉体や粉体混練物等の処理物を投入し、後工程へ処理物を供給するためのものであり、図３〜図７に示すように、ホッパー本体１を構成するガイド板２に複数の開口３，…を備えるとともに、前記ガイド板２の内面で前記処理物が接触する部位に前記開口３を覆うようにポリウレア樹脂からなる剥離膜４を設け、該剥離膜４は周囲の固定部５のみで前記ガイド板２に拘束された状態で自己保持されていることを特徴としている。

つまり、前記剥離膜４の周囲固定部５の内側に前記開口３，…が複数存在している。本実施形態では、前記ガイド板２に設けた全ての開口３，…が固定部５の内側に位置している。尚、面積が更に広いガイド板２の場合には、該ガイド板２の中間部でも前記剥離膜４を部分的に拘束することもある。更に、前記ガイド板２の面積よりも小さな面積の前記剥離膜４を複数枚設けることもある。

ここで、前記ホッパー本体１は、少なくとも一対のガイド板２，２は、下方につれて狭まったテーパー状になっている。そして、前記ホッパー本体１を構成するガイド板２は、厚さ４．５ｍｍの鋼板で作製し、外面を適宜アングル材等からなる補強部材６，…で縦横に補強している。前記ホッパー本体１の上部から投入した粉体や粉体混練物等の処理物は、前記ガイド板２で案内されて、下端部の狭まった出口７から排出され、例えば、その直下のベルトコンベアー８で受けて、後工程に搬送される。

前記ホッパー本体１に振動を付与するために、図１及び図２に示すように、前記ガイド板２の外側には、バイブレーター９が取付けられている。このバイブレーター９は、モーターの回転軸に偏心状態で重りを取付けた構造であり、従来から使われているものである。

ここで、前記開口３の大きさと設置ピッチは任意であるが、例えば前記開口３の大きさは直径７０〜１５０ｍｍ、前記開口３の設置ピッチは２００〜５００ｍｍとする。前記剥離膜４の厚さは、前記開口３において処理物による面圧に耐える最小厚さは必要である。例えば、前記開口３の直径が１００ｍｍであれば、ポリウレア樹脂の厚さが約２ｍｍあれば、面圧１ｋｇ／ｃｍ^２にも耐えられる。処理物の嵩比重と積み高さにもよるが、処理物の嵩比重が３ｇ／ｃｍ^３程度であれば、前記剥離膜４の厚さは３〜８ｍｍあれば十分である。

前記剥離膜４を周囲固定部５で前記ガイド板２の内面に拘束するには、シート状に成形した前記剥離膜４の周囲を、押さえ部材を介してあるいは直接、前記ガイド板２にリベット止め、若しくはボルト止めして固定することも可能であるが、前記ガイド板２の内面にポリウレア樹脂を衝突混合スプレーガンで塗布することにより、前記剥離膜４を形成すると同時に前記ガイド板２に接着させることが望ましい。その理由は、ボルト止めやリベット止めをしている箇所に応力が集中し、剥離膜４に亀裂が入りやすくなる。接着の場合は、ボルト止めやリベット止めに比べて、固定部５の面積が大きく、剥離膜４に亀裂が入りやすくなるという問題が改善される。この際に、前記ガイド板２の内面のうち、前記固定部５以外の部分に適宜な樹脂シートを配置するか、離型剤を塗布しておき、前記ガイド板２の全面にポリウレア樹脂を塗布することで、前記固定部５でポリウレア樹脂材料が前記ガイド板２の内面に強固に接着する。尚、ポリウレア樹脂を塗布する際には、前記開口３はダミー板で塞いでおくことが望ましい。

本発明に使用するポリウレア樹脂は、イソシアネートと、アミノ基を有する硬化剤とがウレア結合して生成されるが、その反応は非常に早く、数秒で接触硬化することが特徴であり、前記ガイド板２の表面にイソシアネートと、アミノ基を有する硬化剤とを衝突混合スプレーガンで塗布すれば、直ちに所定厚さのポリウレア樹脂の剥離膜４が形成され、所望の厚さにするには重ね塗りする。また、ポリウレア樹脂は、硬化剤がポリアミンであり、ひずみ（伸び）が２％のとき引張り応力が１０ＭＰａ以上、破断応力が２０ＭＰａ以上であることがより好ましい。本実施形態で使用したポリウレア樹脂は、スターライト工業株式会社の商品名「ＲＥＳＴＡＲ ♯３５０」である。

ここで、ポリウレア樹脂の剥離膜４は、原料に顔料を混合すれば所望の色に着色でき、また無機材や短繊維を混合すれば機械的性質を改善することができる。これら顔料、無機材、短繊維等の充填材をポリウレア樹脂に混合するには、衝突混合スプレーガンで塗布する際に同時に充填材を吹き付けるか、あるいはイソシアネートと硬化剤の一方又は双方に予め充填材を混合しておけば良い。また、ポリウレア樹脂は、難燃剤を混合すれば難燃性にすることも可能であり、また紫外線防止トップコートを塗れば更に耐候性を高めることもできる。

ここで、一般的なポリウレア樹脂の特徴としては、低温でも硬化が早く且つ良好な塗膜を形成できること、耐薬品性に優れていること、基材表面に対する接着性に優れていること、伸び率が２８０％以上ありクラック等に十分に追従して密着性を維持できること挙げられる。

前記バイブレーター９による振動付与手段により、前記ガイド板２に外部から振動を付与することによって、該ガイド板２の内面に対する処理物の付着は少なくすることができるものの、粉体と液体の混練物は付着性が高いのでバイブレーター９による振動のみでは付着は完全には防止できない。つまり、このような混練物は、乾くとガイド板２の内面に強固に固着し、さらに固着物がアンカーとなって更に混練物が付着するということになる。

本発明では、前記開口３が所定ピッチで設けられ、該開口３に対応する剥離膜４があたかも振動膜のような作用を呈し、他の部分との固有振動数が異なって特有な振動形態となって処理物の付着を防止するのである。それでも前記ガイド板２の内面に処理物Ｓが付着し、乾燥して固着することを完全に防げない場合には、図８に示すように、前記開口３に臨む前記剥離膜４に外側から外力付与手段により衝撃力あるいは変形力を付与することにより、周囲の固定部５のみでガイド板２に拘束された前記剥離膜４が大きく変形し、その内面に付着した処理物Ｓを細かく分断して剥落させることができる。

具体的には、簡易な外力付与手段としてプラスチックハンマーやエアーハンマー等の打撃手段を用いる。プラスチックハンマーで開口３から剥離膜４に強い打撃振動を付与することにより、剥離膜４が大きく変形し、強固に固着した処理物が割れて剥離膜４から剥がすことができる。この外部からの打撃振動の付与は、定期的に又は付着具合を見ながら不定期的に行うことができ、前記バイブレーター９による振動付与手段と組み合わせて実行することが望ましい。この作業は、ホッパープラントが稼働中でも安全に行うことができる。

前記外力付与手段は、エアーシリンダーや油圧シリンダーなどによる変形力を付与することが可能なアクチュエーターであっても良い。

本発明を鉄鋼業における生石灰の貯蔵ホッパーに適用した場合の実施結果を表１に示す。表１には、従来のバイブレーター９のみによる付着防止手法と、本発明の開口３と剥離膜４とからなる付着防止手法とを比較した結果を示している。先ず、ホッパープラントの稼働を停止し、ポッパー本体１の内部に作業者が入って付着物を掻き落とす棚吊りハツリ清掃の作業は、従来が３日に１回であったのが、本発明では全く不要になった。また、バイブレーターの設置台数は、従来の２台を本発明では１台に減らすことができた。棚吊り起因による破損事故が、従来は６月に１５回であったのが、本発明ではその作業を廃止したことにより皆無になった。

１ホッパー本体
２ガイド板
３開口
４剥離膜
５固定部
６補強部材
７出口
８ベルトコンベアー
９バイブレーター

Claims

鉱工業における粉体や粉体混練物等の処理物を投入し、後工程へ処理物を供給するためのプラント用ホッパー装置であって、ホッパー本体を構成するガイド板に複数の開口を備えるとともに、前記ガイド板の内面で前記処理物が接触する部位に前記開口を覆うようにポリウレア樹脂からなる剥離膜を設け、該剥離膜は周囲の固定部のみで前記ガイド板に拘束された状態で自己保持されていることを特徴とするプラント用ホッパー装置。
前記剥離膜の周囲固定部の内側に前記開口が複数存在している請求項１記載のプラント用ホッパー装置。
前記剥離膜の周囲固定部において、前記ガイド板の内面にポリウレア樹脂材料が接着した状態で拘束されている請求項１又は２記載のプラント用ホッパー装置。
請求項１〜３何れか１項に記載のプラント用ホッパー装置において、前記ガイド板の外面に設置したバイブレーターで該ガイド板に振動を付与する振動付与手段と、前記開口に臨む剥離膜に外側から衝撃力あるいは変形力を付与する外力付与手段のうち、少なくとも一方の手段を定期的又は不定期的に実行することを特徴とするプラント用ホッパー装置における処理物の付着防止方法。
前記外力付与手段が、ハンマーによる前記剥離膜の打撃である請求項４記載のプラント用ホッパー装置における処理物の付着防止方法。