JP2018176000A - 貯蔵タンク用散水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】散水ノズルの口径を小さくすると散水配管の錆等によって散水ノズルに詰まりが発生しやすくなり、散水ノズルの口径を大きくすると吐出圧の減少によって散水範囲が狭くなってしまう。
【解決手段】貯蔵タンク用散水装置は、貯蔵タンクに散水するための散水ノズルを有する散水配管と、散水ノズルに対向して配置される拡散面を有し、散水ノズルから吐出する水を拡散面で拡散する拡散部材と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、貯蔵タンク用散水装置に関する。

有価金属の製錬プラントなどでは、製錬プロセスで使用する硫化水素等の有毒ガスを貯蔵タンクに貯蔵しておくことがある。その場合、何らかの原因で貯蔵タンクから有毒ガスが漏洩すると、近隣に有毒ガスが拡散するおそれがある。このため、硫化水素等の水溶化しやすい有毒ガスの貯蔵タンクには、漏れた有毒ガスが近隣に拡散しないよう、貯蔵タンクに散水する散水装置（以下、「貯蔵タンク用散水装置」という。）が設置されている。具体的には、散水ノズルを有する散水配管を貯蔵タンクの上部に沿って敷設し、貯蔵タンクで有毒ガスの漏洩が発生した場合に、散水配管の散水ノズルから貯蔵タンクに散水して有毒ガスを水溶化することにより、有毒ガスの拡散を抑制している。

ところが、この種の散水装置は、非常時に備えて設置され、頻繁に散水するものではない。また、散水配管には炭素鋼の配管が用いられるため、使用期間に応じた経年腐食によって配管の内部に錆が発生する。このため、いざ貯蔵タンクに散水しようとするときに、散水ノズルに錆が詰まって十分に散水できない可能性がある。その結果、散水装置による散水が本来の水溶化能力を発揮せず、有毒ガスの拡散が十分に抑えられないおそれがある。

また、一般に散水システムに使用される散水ノズルの口径（直径）は１０ｍｍ以下の小口径のものが多い。このため、散水配管の内部に錆が発生すると、その錆等による散水ノズルの閉塞リスクが増大する。その対策として散水ノズルの口径を大きくすると、錆等による散水ノズルの閉塞リスクは低減するものの、吐出圧の減少によって、１つの散水ノズルでカバーできる散水範囲が狭くなってしまう。また、散水ノズルの詰まりを防止するために、散水配管の途中にストレーナを設置する方法も考えられる。しかし、散水配管の錆はストレーナの設置位置の下流側でも発生するため、そうした方法では十分な効果が期待できない。

また、従来においては、散水配管の末端部に取り付けられたフランジに、散水配管の内壁の底面と略同一の高さでブロー兼用ノズルを設け、散水配管内に所定の圧力で水を送り込むことで、散水配管の末端に堆積している錆等の固形物をブロー兼用ノズルから水と一緒に排出させるようにした構成が考えられている（特許文献１参照）。

特開２００６−２６３５７９号公報

しかしながら、ブロー兼用ノズルは、既に使用している散水ノズルと同一のノズルを使用することを予定している。このため、ブロー兼用ノズルが錆等の固形物で詰まった場合には、もはや散水配管の内部に堆積している錆を除去することができなくなる。その結果、散水ノズルの目詰まりを阻止するという効果が得られなくなる。したがって、ブロー兼用ノズルからの排水が十分でなくなった場合には、複数の散水ノズルを１つ１つ点検し、清掃する頻度を上げる必要がある。

本発明の目的は、散水範囲を極力狭めることなく、散水ノズルの閉塞リスクを低減し、散水ノズルの点検および清掃の頻度を低減することができる貯蔵タンク用散水装置を提供することにある。

本発明の一態様は、
貯蔵タンクに散水するための散水ノズルを有する散水配管と、
前記散水ノズルに対向して配置される拡散面を有し、前記散水ノズルから吐出する水を前記拡散面で拡散する拡散部材と、
を備える貯蔵タンク用散水装置である。

本発明によれば、散水範囲を極力狭めることなく、散水ノズルの閉塞リスクを低減し、散水ノズルの点検および清掃の頻度を低減することができる。

本発明の実施形態に係る貯蔵タンク用散水装置の構成例を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る貯蔵タンク用散水装置において、散水配管の散水ノズルと拡散部材との位置関係を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る貯蔵タンク用散水装置の動作を説明する図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
本発明の実施形態においては、次の順序で説明を行う。
１．貯蔵タンク用散水装置の構成
２．貯蔵タンク用散水装置の動作
３．実施形態の効果
４．実施例および比較例
５．変形例等

＜１．貯蔵タンク用散水装置の構成＞
図１は本発明の実施形態に係る貯蔵タンク用散水装置の構成例を示す概略図である。
図１においては、貯蔵タンク１の上方に散水配管２が水平に敷設されている。貯蔵タンク１は、たとえば、水溶性を有する有害ガスを貯蔵するタンクである。水溶性を有する有毒ガスとしては、たとえば、硫化水素などを挙げることができる。この種の貯蔵タンク１は、たとえば、ニッケルなどの有価金属の製錬プラントに使用される。

貯蔵タンク用散水装置は、少なくとも、散水配管２と、拡散部材４とを備える。散水配管２は、散水のための水を供給する配管である。散水配管２には図示しない開閉弁が設置されている。そして、通常時は開閉弁が閉じた状態になっており、非常時あるいは点検時に開閉弁を開くと、散水配管２の中を図中矢印で示す方向に水が流れる構成になっている。散水配管２および拡散部材４は、貯蔵タンク１と共に屋内に配置される。

散水配管２の途中には複数の散水ノズル３が設けられている。散水ノズル３は、貯蔵タンク１に散水するためのもので、貯蔵タンク１の周辺（近傍）に配置されている。散水ノズル３を配する位置は、散水すべき貯蔵タンク１の位置や向きに応じて適宜変更可能である。本実施形態においては、一例として、散水ノズル３が貯蔵タンク１の上方に配置されている。散水配管２の内径は、たとえば、２５．４ｍｍ（１インチ）とすることができる。

散水ノズル３の口径（直径）は、１３ｍｍ以上１７ｍｍ以下が好ましい。散水ノズル３の口径が１３ｍｍ未満の場合は、散水配管２の内部で発生した錆が原因で、散水ノズル３に詰まりが発生しやすくなる。また、散水ノズル３の口径が１７ｍｍを超える場合は、散水ノズル３の詰まりは発生しにくくなるが、吐出圧の低下によって、広い範囲に散水することは難しくなる。このため、散水ノズル３の口径は、好ましくは１３ｍｍ以上１７ｍｍ以下であり、より好ましくは１４ｍｍ以上１６ｍｍ以下である。

なお、本実施形態においては、一例として３つの散水ノズル３が設けられているが、散水ノズル３の個数は必要に応じて変更可能である。また、図１においては、貯蔵タンク１の上方に散水配管２を１本配置した例を示しているが、これに限らず、たとえば散水配管２を途中（たとえば、図１のＰ部）で分岐させることにより、貯蔵タンク１の上方に複数本の散水配管２を配置してもよい。また、散水ノズル３は、散水配管２と一体構造になっていてもよいし、散水配管２とは別構造になっていてもよい。散水ノズル３を散水配管２と別構造にする場合は、散水配管２の途中に継手等を用いて散水ノズル３を取り付けるなどの構成を採用することが可能である。

拡散部材４は、散水ノズル３から吐出する水を周辺に拡散させるためのものである。拡散部材４は、１つの散水ノズル３につき１つずつ設けられている。

図２は本発明の実施形態に係る貯蔵タンク用散水装置において、散水配管の散水ノズルと拡散部材との位置関係を示す斜視図である。
図示のように、散水ノズル３は、上向きに配置されている。散水ノズル３の先端部（上端部）には吐出口３ａが開口し、この吐出口３ａに通じる貫通孔（不図示）が散水ノズル３内に形成されている。散水ノズル３の吐出口３ａおよび貫通孔は散水配管２の内部に連通している。そして、散水配管２を通して供給される水は、吐出口３ａから吐出するようになっている。この場合、散水ノズル３による水の吐出方向は上向きになる。ここで記述する「上向き」には、「鉛直上向き」のほかに、鉛直軸に対して好ましくは４５度以下、より好ましくは３０度以下、さらに好ましくは１５度以下の傾き角度を有する「斜め上向き」も含む。

拡散部材４は、水受け部５と、水受け部５を支える支持部６とを備える。拡散部材４は、たとえば、金属あるいは樹脂で構成される。

水受け部５は、拡散面５ａを有する。拡散面５ａは円錐面で形成されている。また、拡散面５ａは、散水ノズル３に対向するように下向きに配置されている。水受け部５は、軽量化の観点から、円錐状の板で形成するとよい。本実施形態においては、散水ノズル３が鉛直上向きに配置され、これに対向するように拡散面５ａが鉛直下向きに配置されている。これにより、水受け部５は、散水ノズル３に対向して逆笠状に配置される。また、拡散面５ａの頂部５ｂは、散水ノズル３の中心軸上に配置される。

拡散面５ａを形成する円錐面の頂角θは、鋭角でも鈍角でもよいが、好ましくは鈍角にするよい。円錐面の頂角θを鈍角にすると、鋭角にする場合に比べて散水範囲を広げることができる。円錐面とは、円錐の側面を形成する面である。拡散面５ａを形成する円錐面は、直円錐の側面であることが好ましいが、これに限らず、斜円錐の側面であってもよい。また、水受け部５は、ラッパのベル部分の形状のように湾曲した円錐面で形成されていてもよい。散水ノズル３の中心軸方向から見た水受け部５の外径Ｄは、たとえば、４０ｍｍ以上８０ｍｍ以下に設定するとよい。

支持部６は、散水ノズル３から所定の距離だけ離れた位置に水受け部５を支持している。支持部６は、１つの水受け部５につき複数（たとえば、２〜４）設けられる。支持部６は、水受け部５の拡散面５ａによる水の拡散を妨げないよう、アーム状に形成されている。支持部６の長さ方向の一端部は水受け部５に固定され、他端部は散水ノズル３に固定されている。

散水ノズル３の中心軸方向において、散水ノズル３の吐出口３ａから拡散面５ａの頂部５ｂまでの離間距離Ｌは、５０ｍｍ以上７０ｍｍ以下の範囲に設定することが好ましい。離間距離Ｌが７０ｍｍを超える場合は、散水ノズル３から水受け部５の拡散面５ａに吹き付けられる水の圧力が弱くなって周辺に拡散しにくくなる。また、離間距離Ｌが５０ｍｍ未満の場合は、散水ノズル３から水受け部５の拡散面５ａに吹き付けられる水の圧力が強くなって拡散部材４の支持部６が変形しやすくなる。

＜２．貯蔵タンク用散水装置の動作＞
次に、本発明の実施形態に係る貯蔵タンク用散水装置の動作について図３を用いて説明する。
まず、通常時は、図示しない開閉弁が閉じた状態になるため、開閉弁より下流側の散水配管２に水が供給されず、散水ノズル３から水が吐出することもない。

これに対し、非常時あるいは点検時に開閉弁を開くと、開閉弁より下流側の散水配管２に水が供給される。このため、散水配管２の途中に設けられた各々の散水ノズル３から水が吐出する。

その際、散水配管２の内部に錆等が付着または堆積していると、散水配管２内の水圧に押されて、水と一緒に錆等が排出される。このため、散水配管２内の錆等を除去することができる。また、散水ノズル３の吐出口３ａからは、図３に示すように、散水ノズル３の向きに従って上向きに水が吐出する。このとき、散水ノズル３から吐出した水は、拡散部材４の拡散面５ａに吹き付けられる。また、拡散面５ａに吹き付けられた水は、拡散面５ａで跳ね返って周辺に拡散する。

これに対し、拡散部材４を設けない場合は、散水ノズル３から上向きに吐出した水が、重力の影響により途中で勢いを失って自然に落下する。このため、拡散部材４を設けた場合は、これを設けない場合に比べて散水範囲を広げることができる。したがって、散水ノズル３の詰まりを抑制するために吐出口３ａの口径を大きく設定した場合でも、拡散部材４による水の拡散作用によって散水範囲を広く確保することが可能となる。

＜３．実施形態の効果＞
本発明の実施形態によれば、以下に記載する一または複数の効果が得られる。

（ａ）散水配管２の散水ノズル３と対向するように拡散部材４の拡散面５ａを配置し、散水ノズル３から吐出する水を拡散面５ａで拡散する構成を採用している。このため、散水範囲を極力狭めることなく、散水ノズル３の閉塞リスクを低減することができる。また、散水ノズル３の閉塞リスクが低減することで、散水ノズル３の点検および清掃の頻度を低減（または割愛）することができる。

（ｂ）拡散部材４の拡散面５ａを円錐面で形成しているため、散水ノズル３の吐出口３ａから吐出する水を効率良く周辺に拡散することができる。また、拡散面５ａを形成する円錐面の頂角θを鈍角にすれば、拡散面５ａに吹き付けられる水をより広い範囲に拡散することができる。

＜４．実施例および比較例＞
（実施例）
実施例においては、開閉弁の開放により０．１〜０．３ＭＰａの範囲で調整した水圧で散水配管２に水を供給した。また、上記実施形態と同様に散水ノズル３の上方に拡散部材４を配置した。拡散部材４については、水受け部５の外径Ｄを６０ｍｍ、拡散面５ａを形成する円錐面の頂角θを１１２度、散水ノズル３の吐出口３ａから拡散面５ａの頂部５ｂまでの離間距離Ｌを８０ｍｍとした。また、散水ノズル３の口径を１５ｍｍとした。

（比較例１）
比較例１においては、上記実施例と同様の水圧で散水配管２に水を供給した。ただし、拡散部材４は使用しなかった。また、散水ノズル３の口径を８ｍｍとした。

（比較例２）
比較例２においては、上記実施例と同様の水圧で散水配管２に水を供給した。ただし、拡散部材４は使用しなかった。また、散水ノズル３の口径を２０ｍｍとした。

以上の条件で、実施例、比較例１および比較例２のそれぞれについて、錆等による散水ノズル３の詰まり具合と散水状態を確認した。そうしたところ、実施例においては、錆等による散水ノズル３の詰まりが発生せず、また散水範囲も散水ノズル３を中心に周囲２ｍほどの範囲に散水することができた。

一方、比較例１においては、散水配管２に水を供給し始めた直後に、錆等による散水ノズル３の詰まりが発生した。また、比較例２においては、錆等による散水ノズル３の詰まりは発生しなかったものの、吐出圧が弱く、実施例に比べて散水範囲が大幅に狭くなった。

＜５．変形例等＞
本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。

たとえば、上記実施形態においては、拡散部材４の拡散面５ａを円錐面としたが、これに限らず、たとえば球面などであってもよい。また、必要に応じて拡散面５ａに凹凸や溝などを形成してもよい。

また、上記実施形態においては、拡散部材４の支持部６の一端部を水受け部５に固定し、他端部を散水ノズル３に固定するとしたが、支持部６の他端部については、散水ノズル３に代えて散水配管２に固定してもよいし、散水配管２とは別の部材に固定してもよい。また、散水配管２とは別の部材に、水受け部５を直接（支持部６なしで）固定してもよい。

また、上記実施形態においては、水溶性を有する有毒ガスが貯蔵タンク１から漏れた場合に、貯蔵タンク１に散水して有毒ガスを水溶化する場合に適用される貯蔵タンク用散水装置を想定しているが、本発明はこれに限らず、たとえば、散水によって貯蔵タンク１を冷却する場合など、他の目的や用途に適用してもよい。

１…貯蔵タンク
２…散水配管
３…散水ノズル
４…拡散部材
５ａ…拡散面

Claims (5)

1. 貯蔵タンクに散水するための散水ノズルを有する散水配管と、
   前記散水ノズルに対向して配置される拡散面を有し、前記散水ノズルから吐出する水を前記拡散面で拡散する拡散部材と、
   を備える貯蔵タンク用散水装置。
2. 前記拡散面は円錐面で形成されている
   請求項１に記載の貯蔵タンク用散水装置。
3. 前記円錐面の頂角が鈍角である
   請求項２に記載の貯蔵タンク用散水装置。
4. 前記散水ノズルの口径が、１３ｍｍ以上１７ｍｍ以下である
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の貯蔵タンク用散水装置。
5. 前記散水ノズルは、上向きに配置され、
   前記拡散面は、前記散水ノズルに対向するように下向きに配置される
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の貯蔵タンク用散水装置。

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