JP2019127982A - バタフライダンパー及び排ガス処理設備 - Google Patents

Abstract

【課題】排ガスを移送する煙道の開閉をバタフライダンパーによって行う排ガス処理設備において、ダンパー内における排ガスダストの堆積に起因する機能低下を回避すること。【解決手段】円筒形状のケーシング１１と、ケーシング１１の内部において回転揺動することによってダンパーを開閉する機能を有する円盤状の弁体１３と、ケーシング１１の内縁円周に沿って形成されている突出部であって、弁体１３が閉止位置を超えて更に回転することを制止するストッパー１２と、を備えてなり、内縁円周の下側半分の一部に、ストッパー１２が存在しない領域であるストッパー非存在領域を有する、バタフライダンパー１とする。【選択図】図３

Description

本発明は、バタフライダンパー及び排ガス処理設備に関する。より詳しくは、円盤状の弁体の回転により開閉動作を行うダンパー、及び、当該ダンパーを煙道に備えてなる排ガス処理設備に関する。

鉄鋼ダストから粗酸化亜鉛を回収するウェルツ法に代表されるように、製鉄炉等各種の工業炉から排出される排ガスに含まれる煤塵（以下、「排ガスダスト」と言う）を分離回収し、これに含まれる亜鉛等の有価金属を得る工程が広く行われている（特許文献１参照）。

図１は、還元焙焼炉、湿式処理設備、乾燥加熱炉を有する、ウェルツ法による酸化亜鉛鉱の製造プラントにおける、乾燥加熱炉から排出される排ガスを処理する排ガス処理設備の構成を模式的に示したものである。この排ガス処理設備１０においては、乾燥加熱炉であるロータリーキルン（ＤＲＫ）２から排出された排ガスは、ガス洗浄塔３、湿式電気集塵機４、排ガスファン５、スタック６が一連の装置として順次配置される排ガス処理設備１０の中を順次移送されていく。

このような排ガス処理設備１０においては、多くの場合において、複数の湿式集塵機が設置されている。そして各々の湿式電気集塵機４の入出路となっている煙道上には、必要に応じて弁を開閉することにより、排ガスの通過と遮断とを切り替えるバタフライダンパー１が設置されている。

ここで、バタフライダンパーとは、略円形の弁体（ダンパーブレード）が、円筒状のケーシング内に、シャフト等の回転軸部を中心として揺動自在に配設されている装置であって、排ガスを移送する煙道等に配置され、弁体の揺動により当該煙道の開放・閉鎖を行う装置のことを言う。例えば、この改良発明としてダンパープレートが、２枚以上の平板部材を組み合わせた羽根板単体と羽根フレームとから成るダンパーが開発されている（特許文献２参照）。このような構成からなるバタフライダンパー１は、弁体を煙道の延伸方向に対して垂直にしたときに、煙道を閉鎖して排ガス処理設備１０中の当該バタフライダンパー設置箇所における排ガスの流動を遮断する機能（特許文献３参照）を有する。

このようなバタフライダンパー１を適切に配置して、必要に応じて煙道の開放・閉鎖を行うことで、排ガスの流路を自在に制御し、例えば、複数設置されている湿式電気集塵機４の両方に排ガスを導入することもできるし、いずれか一方の湿式電気集塵機をバイパスして、片方の湿式電気集塵機４のみに排ガスを導入することもできる（図１参照）。

ここで、上記のウェルツ法による酸化亜鉛鉱の製造プラントにおいて、上記の排ガス処理設備中を流れる排ガスは、粗酸化亜鉛を主成分とした湿ったダストを含んでいる。この湿ったダストは煙道内の各所に付着して堆積しやすい性状を有している。これが、バタフライダンパー１の内部に堆積した場合、より詳しくは、バタフライダンパー１の内部で、弁体とストッパーの間の部分に堆積してしまった場合に、バタフライダンパー１の弁体の正常な動きを妨げて、排ガスの流動を遮断する機能が不完全となるという動作不良がしばしば発生していた。

特開２００５−２９９９７９号公報 特開平１０−１８５２９１号公報 特開平６−１８５８６４号公報

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて考案されたものである。排ガスを移送する煙道の開閉をバタフライダンパーによって行う排ガス処理設備において、ダンパー内における排ガスダストの堆積に起因する機能低下を回避することができるバタフライダンパーを提供することを目的とする。

本願発明者は、従来のバタフライダンパーにおいて、弁体の過剰な回転を抑止し、又、ダンパー閉鎖時のガス流の遮断機能も向上させるために、ケーシングの内縁円周に沿ってその全周領域に形成されていたストッパーを、敢えて上記内縁円周の特定の一部領域には形成しない特異な構造とすることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

（１） 円筒形状のケーシングと、該ケーシングの内部において回転揺動することによってダンパーを開閉する機能を有する円盤状の弁体と、該ケーシングの内縁円周に沿って形成されている突出部であって、前記弁体が閉止位置を超えて更に回転することを制止するストッパーと、を備えてなるバタフライダンパーであって、前記内縁円周の一部分であって前記バタフライダンパーの設置時に下方側半分となる部分に、前記ストッパーが存在しない領域であるストッパー非存在領域を有することを特徴とする、バタフライダンパー。

（２） 前記ストッパー非存在領域の範囲が、該内縁円周の最下部を中心に、中心角９０°以上１２０°以下の範囲である、（１）に記載のバタフライダンパー。

（３） （１）又は（２）に記載のバタフライダンパーが、排ガスを移送する煙道の経路上における湿式電気集塵機への流入口近傍及び／又は排出口近傍に設置されてなる、排ガス処理設備。

（４） 前記排ガスが、ウェルツ法による酸化亜鉛鉱の製造プロセスにおいて排出される、水分と、ダストと、を含有するガスである、（３）に記載の排ガス処理設備。

本発明によれば、排ガスを移送する煙道の開閉をバタフライダンパーによって行う排ガス処理設備において、ダンパー内における排ガスダストの堆積に起因する機能低下を回避することができるバタフライダンパーを提供することができる。

本発明のバタフライダンパーを含んで構成される排ガス処理設備の構成例を示す模式図である。 本発明のバタフライダンパーを構成するケーシングの断面模式図であり、本発明のバタフライダンパーの特徴的部分であるストッパーの構造の説明に供することを目的とする図面である。 本発明のバタフライダンパーによる煙道の閉鎖の態様の説明に供する図面である。 従来のバタフライダンパーを構成するケーシングの断面模式図である。 従来のバタフライダンパーによる煙道の閉鎖時における動作不良発生の態様の説明に供する図面である。

以下、本発明のバタフライダンパー、及び、これが設置されてなる排ガス処理設備の好ましい実施形態について説明する。本発明は、還元焙焼炉、湿式処理設備、乾燥加熱炉を有する、ウェルツ法による酸化亜鉛鉱の製造プロセスを行う製造プラントにおいて、乾燥加熱用ロータリーキルン（ＤＲＫ）から排出される排ガスの処理に好ましく用いることができる。

但し、本発明は、上記の実施形態に限定されない。本発明は、排ガスを、複数の処理装置により処理する設備であって、排ガスを各処理装置に移送する煙道を、必要に応じて個別に開閉させることが必要な排ガス処理設備全般に適用することができる。

＜酸化亜鉛鉱の製造プロセス＞
本発明のバタフライダンパー、及び、これが設置されてなる排ガス処理設備を用いて実施することができる、「ウェルツ法による酸化亜鉛鉱の製造プロセス」とは、以下の還元焙焼工程、湿式工程、乾燥加熱工程の各工程を順次行うプロセスである。

［還元焙焼工程］
還元焙焼工程においては、鉄鋼ダスト等の亜鉛含有鉱の還元焙焼処理が行われる。還元焙焼処理は、通常、還元焙焼ロータリーキルン（ＲＲＫ）を用いて行われる。ＲＲＫ内で還元焙焼され揮発した金属亜鉛は炉内で再酸化されて粉状の酸化亜鉛となる。粉状の酸化亜鉛は、ＲＲＫからの排出ガスとともに集塵機に導入され、捕捉されて粗酸化亜鉛ダストとして回収される。

［湿式工程］
湿式工程においては、上記の粗酸化亜鉛ダストを、処理液によってレパルプすることにより粗酸化亜鉛スラリーとし、カドミウム、塩素、フッ素等の不純物は処理液中に分配させる。そして上記処理を経た粗酸化亜鉛スラリーを脱水し、粗酸化亜鉛ケーキとして次工程の乾燥加熱工程に投入する。

［乾燥加熱工程］
乾燥加熱工程においては、上記の粗酸化亜鉛ケーキを、乾燥加熱ロータリーキルン（ＤＲＫ）２に装入して焼成する。この工程により、カドミウム等の濃度を更に低減した酸化亜鉛鉱（焼鉱）を得ることができる。尚、ＤＲＫに装入された粗酸化亜鉛ケーキ等の装入物は、全長約３０ｍのロータリーキルン内において、造粒、乾燥、加熱、焼成されるが、造粒、乾燥の過程で飛散した装入物の粉塵、加熱、焼成の過程で揮発した酸化物やハロゲン化物等がダストとなる。ＤＲＫから排出される排ガス（以下、「ＤＲＫ排ガス」とも言う）のダスト濃度は、通常、３０〜４０ｇ／Ｎｍ^３程度である。

［排ガス処理及び排ガス処理設備］
ウェルツ法による酸化亜鉛鉱の製造プロセスを行う製造プラントにおいて、乾燥加熱工程でＤＲＫ２から排出される排ガスは、通常、排ガス処理設備１０を用いた排ガス処理により無害化された後に大気中に放出される。本発明のバタフライダンパー１、及び、これが設置されてなる排ガス処理設備１０は、このＤＲＫ排ガスを処理するための技術的手段として特に優れた効果を発揮する。

排ガス処理設備１０は、図１に示す通り、ガス洗浄塔３、湿式電気集塵機４、排ガスファン５、スタック６が、それら各装置間を結んでＤＲＫ排ガスを移送する煙道を介して連接されてなる複合的な設備である。又、図１に示す通り、排ガス処理設備１０においては、ガス洗浄塔３や湿式電気集塵機４の他、上記各排ガス処理設備を結ぶ煙道の経路上の複数箇所にバタフライダンパー１が設置されている。バタフライダンパー１は、その各設置場所においてそれぞれ独立して必要なタイミングで煙道の開閉を行う。

排ガス処理設備１０においては、煙道の任意の必要箇所にバタフライダンパー１を設置することが可能である。但し、図１に示すように、湿式電気集塵機４の排ガス流入口及び排出口の近傍、又はこれらのいずれかの箇所に、各々のバタフライダンパー１を設置する配置が特に好ましい。排ガス処理設備１０では、ガス洗浄塔３、湿式電気集塵機４において、排ガスを洗浄水と接触させて、ダストをスラリーとして洗浄水側に回収する、いわゆる湿式集塵を行っている。そこで、移送されるＤＲＫ排ガス中の水分は過飽和状態であり、多量の水蒸気及びミスト（微小な水滴）が含まれることになる。よって、この位置に設置される開閉装置には特に装置内部で湿潤したダストの堆積が進行しやすく、これに起因する動作不良も起こりやすい。これに対して、この位置に設置する煙道の開閉装置（ダンパー）を、従来公知の様々なダンパーとは構造が異なる本発明のバタフライダンパー１とすることにより、ダスト堆積に起因する上記の動作不良のリスクを著しく低減させることができるからである。

（バタフライダンパー）
排ガス処理設備１０に上記態様で設置されるバタフライダンパー１は、図３に示す通り、円筒形状のケーシング１１と、ケーシング１１の内部において回転揺動することによって煙道を開閉する機能を有する、円筒形状のケーシングの垂直断面における空間部を閉塞させるように構成された、当該空間部と略同一形状の円板と、その円板の中心を通り円板がなす平面に平行な面を通る回転軸を有する円盤状の弁体１３とを、含んで構成される。ケーシング１１及び弁体１３については、例えば、特許文献２に開示されているような従来公知のバタフライダンパーと、その材質、形状において特段の相違のないものを、用いることができる。

バタフライダンパー１においては、図２及び図３に示す通り、ケーシング１１の内部に、ストッパー１２（１２Ａ、１２Ｂ）が形成されている。このストッパー１２（１２Ａ、１２Ｂ）は、弁体１３が、閉止位置（所定の回転角度）を超えて更に回転することを制止する機能を有する。ストッパー１２（１２Ａ、１２Ｂ）は、より詳しくは、弁体１３が円筒状のケーシング１１の開口面と平行、即ち、排ガスの移送方向に対して垂直な向きとなる位置にまで回転した場合に、弁体１３の端部と接触して、弁体１３のそれ以上の回転揺動を抑止することができる位置に、ケーシングの内縁円周に沿って、ケーシング１１の内面から突出する形状で形成されている突出部である。

ここで、図４に示す従来のバタフライダンパー７においては、ストッパー７２（７２Ａ、７２Ｂ）は、ケーシング７１の内縁円周において、略全周、詳しくは、回転軸部と干渉する部分を除く全周に亘って形成されていた。しかしながら、図５に示すように、ケーシング７１内の最下部、（即ち、ケーシング７１の内縁円周の一部分であってバタフライダンパー７の設置時に鉛直方向最下部となる部分）を含む内縁の略全周にストッパー７２（７２Ａ、７２Ｂ）が形成されているバタフライダンパー７においては、煙道を閉鎖時に、ダスト堆積物ｄ’が、ストッパー７２Ｂと弁体７３の下端部との間に挟まっていることにより、弁体７３が想定されている位置にまで十分に回転することが妨げられ、その結果、弁体７３の上端部とストッパー７２Ａとの間に隙間が生じてしまい、排ガスのリークｂが発生してしまうという動作不良がしばしば発生していた。

上記のダスト堆積物ｄ’は排ガスの移送の過程で煙道の水平部に付着、堆積するものもあるが、その多くの部分は、弁体７３上に付着したダストが下方に落下して（図５ｃ）、ケーシング７１内の最下部周辺領域において堆積することによりもので、特に、高濃度で付着性の高いダストを取扱う場合等においては、バタフライダンパーの構造上、ある程度は不可避的に形成されてしまうものであった。又、このダスト堆積物ｄ’はダンパーの開閉動作により、弁体７３とストッパー７２Ｂとの間で圧密されて硬く鋳付いてしまう場合もあり、この場合の鋳付き除去作業は、作業現場での負担が大きく、鋳付きの程度によっては、ダンパー本体の取替えを余儀なくされていた。尚、このようなダスト堆積物ｄ’の発生は、特に上述の「ＤＲＫ排ガス」のように、ダストともに大量の水分を含む排ガスを通過させるダンパーにおいては、特に発生の度合いが高く、「ウェルツ法による酸化亜鉛鉱の製造プロセス」の製造現場において、これを回避する手段が、特に切実に求められていた。

これに対して、本発明のバタフライダンパー１は、図２及び図３に示す通り、ストッパー１２（１２Ａ、１２Ｂ）の形成領域について、ケーシング１１の内縁円周の下側半分の一部（即ち、当該内縁円周の一部分であってバタフライダンパー１の設置時において下方側半分となる部分）に、ストッパー１２（１２Ａ、１２Ｂ）が存在しない領域であるストッパー非存在領域を有する構成、即ち、ストッパー１２（１２Ａ、１２Ｂ）の下端部の一部を取り除いた構成とした点を構造上の特徴とする。ダスト堆積物ｄ’は、通常、バタフライダンパー１の設置時において、ケーシング１１の内縁円周の下方半分の範囲内に堆積するので、上記構成により、バタフライダンパー１は、上述のダスト堆積物ｄ’に起因する動作不良の問題を回避することができる。

バタフライダンパー１は、ストッパー１２（１２Ａ、１２Ｂ）を、上述の通り、ケーシング１１内の下端部寄りの一部には形成しない構造としたことにより、図３に示すように、弁体１３を閉鎖する際に、従来の場合と同様にケーシング１１内の最下部周辺領域においてダスト堆積物ｄが形成されていても、ダスト堆積物ｄの形成領域がストッパー非存在領域である限り、ストッパー１２とダスト堆積物ｄは干渉することがなく、よって、上記の動作不良を回避し、ダンパーを完全に閉鎖して排ガスの流れを遮断することができる。

尚、ストッパー非存在領域には、上述の通り、ダスト堆積物ｄが、ある程度までは不可避的に形成されているため、バタフライダンパー１のダンパー閉鎖時には、弁体１３の下端部は、このダスト堆積物ｄと接触する態様となり、ストッパー非存在領域においても、排ガスのリークを防止して、ダンパーとしての遮断性能は十分に維持される。尚、弁体１３とケーシング１１内面との隙間幅は、１ｍｍ〜２ｍｍ程度とすることが一般的である。

尚、バタフライダンパー１においては、ダスト堆積物ｄは、従来のように圧密されることはないので、鋳付きは発生しにくく、堆積物の除去作業を行うことがあったとしても、その除去は容易に行うことができる。

バタフライダンパー１における上記のストッパー非存在領域の範囲（図３における角度ａで示されている範囲）は、ケーシング１１の内縁円周の最下部を中心に、中心角９０°以上１２０°以下の範囲とされていることが好ましい。つまり、この範囲にストッパー１２が形成されていない構成とすることが好ましい。この範囲を上記のように中心角９０°以上１２０°以下の範囲とすることにより、ダスト堆積物ｄとストッパー１２との干渉をほぼ確実に回避しつつ、ダストダンパー堆積物ｄと弁体１３との接触は確保して、排ガスの遮断機能は維持することができる。ダスト堆積物ｄの形成態様は排ガスの性状から予測可能であるため、ストッパー非存在領域の範囲は、このダスト堆積物ｄの予測可能な形成の態様に応じて予め設計することも可能である。「ウェルツ法による酸化亜鉛鉱の製造プロセス」の製造現場においては、ストッパー非存在領域の範囲については、上記範囲が設計の目安となる。

又、バタフライダンパー１は、各々の弁体１３を独立に制御して自動回転させる電動駆動機と、各々の弁体１３の回転角度を検知するセンサーと、を更に有するダンパーであることが好ましい。

又、上述のダスト堆積物に起因するバタフライダンパー７の動作不良は、各煙道の水平部分にダンパーが設置されている場合に生じ易く、これを回避するための手段として、バタフライダンパー１は、各煙道の水平部分に設置することが、特に有効である。

１ バタフライダンパー
１１ ケーシング
１２ ストッパー
１３ 弁体
１４ ストッパー非存在領域
２ 乾燥加熱用ロータリーキルン（ＤＲＫ）
３ ガス洗浄塔
４ 湿式電気集塵機
５ 排ガスファン
６ スタック
７ バタフライダンパー（従来構成）
７１ ケーシング（従来構成）
７２ ストッパー（従来構成）
ｄ ダスト堆積物
１０ 排ガス処理設備

Claims (4)

1. 円筒形状のケーシングと、
   該ケーシングの内部において回転揺動することによってダンパーを開閉する機能を有する円盤状の弁体と、
   該ケーシングの内縁円周に沿って形成されている突出部であって、前記弁体が閉止位置を超えて更に回転することを制止するストッパーと、を備えてなるバタフライダンパーであって、
   前記内縁円周の一部分であって前記バタフライダンパーの設置時に下方側半分となる部分に、前記ストッパーが存在しない領域であるストッパー非存在領域を有することを特徴とする、バタフライダンパー。
2. 前記ストッパー非存在領域の範囲が、
   該内縁円周の最下部を中心に、
   中心角９０°以上１２０°以下の範囲である、請求項１に記載のバタフライダンパー。
3. 請求項１又は２に記載のバタフライダンパーが、排ガスを移送する煙道の経路上における湿式電気集塵機への流入口近傍及び／又は排出口近傍に設置されてなる、排ガス処理設備。
4. 前記排ガスが、ウェルツ法による酸化亜鉛鉱の製造プロセスにおいて排出される、水分と、ダストと、を含有するガスである、請求項３に記載の排ガス処理設備。

Images