JP2019156593A - スラリーの送液配管構造 - Google Patents

Abstract

【課題】間欠的に高濃度や粒子比重の大きいスラリーを送液しても配管などに固形分が堆積することを抑制でき、スラリーの堆積による配管の閉塞を抑制できるスラリーの送液配管構造を提供する。【解決手段】スラリーＳを貯留したタンクＴからスラリーＳを送液するためのスラリーＳの送液配管構造１０であって、タンクＴに連通された送液配管１１と、送液配管１１に設けられたスラリーＳを送液する送液部１５と、を備えており、送液配管１１において、タンクＴと送液部１５との間の部分が、送液部１５の接続部分からタンクＴとの接続部分に向かって下傾するように設けられている。送液部１５を停止しても、タンクＴと送液部１５との間の部分にスラリーＳの固形分が堆積することを抑制することができる。したがって、スラリーＳの送液が停止している状態でも、送液部１５とタンクＴとを繋ぐ送液配管１１が閉塞する等の問題が生じことを抑制できる。【選択図】図１

Description

本発明は、スラリーの送液配管構造に関する。さらに詳しくは、高濃度や粒子比重の大きいスラリーを送液するスラリーの送液配管構造に関する。

金属製錬の設備では、原料である鉱石等を含むスラリーをタンクに貯留しておき、そのタンクからスラリーを次工程や別のタンクに送液する場合がある。かかるスラリーの送液が連続して行われる場合には、固形分の沈降は生じにくく、配管内に固形分が堆積するなどの問題は生じない。

しかし、間欠的にスラリーを送液する場合、送液を停止した際に、固形分が沈降して配管内に堆積する可能性がある。配管内に固形分が堆積しても、堆積量が少ない場合やスラリーの濃度が低い場合、固形分の比重が小さい場合等には、送液を再開した際に堆積した固形分を流すことができる。しかし、スラリーが高濃度であったり固形分の比重が大きい場合には、送液を再開しても堆積したスラリーを完全に流すことができない場合がある。すると、送液を間欠的に実施することによって、配管内における固形分の堆積量が増えてしまい、配管の閉塞が生じる可能性がある。

そこで、固形分の配管内への堆積を防止する方法として、スラリーを循環させる技術が開発されている。この技術では、固形分の配管内への堆積を防止するために、タンク内のスラリーを循環する循環流路と、この循環流路から分岐された送液配管を設けている。また、循環流路と送液配管にそれぞれバルブを設けており、このバルブを開閉することによって循環流路を通してスラリーを循環させたり、送液配管を通して別のタンクなどにスラリーを供給きるようになっている。かかる構成とすれば、別のタンクへの送液をしない場合でも、循環流路内にスラリーを循環させて配管内にスラリーの流れを生じさせておくことができるので、固形分の配管内への堆積を防止できる。

しかし、上記のような循環流路と送液流路を設けても、送液流路にスラリーを供給している際には、循環流路内ではスラリーの流れが停止しており、固形分の沈降が生じる可能性がある。同様に、循環流路にスラリーを供給している際には、送液流路内ではスラリーの流れが停止しており、固形分の沈降が生じる可能性がある。

特許文献１には、スラリーの流れが停止している流路内において、固形分の沈降を防止する技術が開示されている。特許文献１の技術では、流路を切り替える際に、スラリーを通常の送液方向と逆に流して、循環流路および送液流路内のスラリーを除去することで、スラリーの堆積による配管の閉塞などを防止できる。

特開２００３−２１４３３３号公報

しかし、特許文献１に記載された技術では、送液の切替えの度に送液しない配管内のスラリーを排出しなければならず、送液の切り替え作業に時間と手間がかかる。しかも、スラリーを除去した配管に再度送液する場合には、空になった配管にスラリーを供給するため、ウォーターハンマー（水撃現象）などの問題が生じる可能性もある。

本発明は上記事情に鑑み、間欠的に高濃度や粒子比重の大きいスラリーを送液しても配管などに固形分が堆積することを抑制でき、スラリーの堆積による配管の閉塞を抑制できるスラリーの送液配管構造を提供することを目的とする。

第１発明のスラリーの送液配管構造は、スラリーを貯留したタンクからスラリーを送液するためのスラリーの送液配管構造であって、前記タンクに連通された送液配管と、該送液配管に設けられたスラリーを送液する送液部と、を備えており、前記送液配管において、前記タンクと前記送液部との間の部分が、前記送液部から前記タンクとの接続部分に向かって下傾するように設けられていることを特徴とする。
第２発明のスラリーの送液配管構造は、第１発明において、前記送液配管における前記タンクと前記送液部との間の部分の傾斜角度が、水平に対して３０〜６０度であることを特徴とする。
第３発明のスラリーの送液配管構造は、第１または第２発明において、前記送液配管に接続され、該送液配管から前記タンクにスラリーを戻す循環配管と、前記送液配管に設けられた前記該送液配管を閉塞開放するバルブと、を備えており、該バルブは、前記送液配管における該送液配管と前記循環配管との接続位置よりも下流側であって、該接続位置よりも上方かつ前記送液配管の最高位置近傍に設置されていることを特徴とする。
第４発明のスラリーの送液配管構造は、第３発明において、前記バルブは、上流側よりも下流側が高くなるように配設されていることを特徴とする。
第５発明のスラリーの送液配管構造は、第１、第２、第３または第４発明において、前記送液配管における前記送液部よりも下流側の部分と前記タンクとを連通するバイパス流路が設けられており、該バイパス流路は、前記送液配管との連結部から前記タンクに向かって下傾していることを特徴とする。

第１、第２発明によれば、送液部を停止しても、タンクと送液部との間の部分にスラリーの固形分が堆積することを抑制することができる。したがって、スラリーの送液が停止している状態でも、送液部とタンクとを繋ぐ送液配管が閉塞する等の問題が生じることを抑制できる。
第３、第４発明によれば、バルブを閉じた際において、スラリーの堆積に起因するバルブの閉塞を抑制できる。
第５発明によれば、送液部を停止しても、送液部にスラリーの固形分が堆積することを抑制することができる。

（Ａ）は本実施形態のスラリーの送液配管構造１０を採用した設備１の概略説明図であり、（Ｂ）はバルブ１６の設置例である。 （Ａ）はバイパス流路１７を備えた設備１の概略説明図であり、（Ｂ）は排出管１９を備えた設備１の概略説明図である。

本実施形態のスラリーの送液配管構造は、高濃度や粒子比重の高い固形分を含むスラリーであっても、配管等の閉塞を効果的に抑制することができる送液配管構造である。

本実施形態のスラリーの送液配管構造が採用される設備はとくに限定されない。例えば、陶器やコンクリート等を製造する設備において、泥漿や混凝土等を含有するスラリーを送液するための配管構造として採用することができる。また、硝子粉等を製造する設備等において、硝子粉等を含有するスラリーを送液するための配管構造として採用することができる。
以下では、スラリーを貯留タンクから別のタンク（以下、受入タンクという）に供給する設備の例を代表として説明する。

＜本実施形態のスラリーの送液配管構造１０＞
以下、図面を用いて本実施形態のスラリーの送液配管構造１０を説明する。
図１は、本実施形態のスラリーの送液配管構造１０が採用された設備１を示している。この設備１には、スラリーＳを貯留する貯留タンクＴ１と、この貯留タンクＴ１からスラリーの送液配管構造１０によってスラリーＳが供給される受入タンクＴ２と、が設けられている。

図１に示すように、貯留タンクＴ１と受入タンクＴ２との間には、貯留タンクＴ１から受入タンクＴ２までスラリーＳを搬送するための送液配管１１が設けられている。この送液配管１１は、貯留タンクＴ１に基端（上流側の端部）が連通された第一配管１２と、先端（下流側の端部）から受入タンクＴ２にスラリーＳを供給できるように配設された第二配管１３と、を備えている。そして、第一配管１２の先端（下流側の端部）と第二配管１３の基端（上流側の端部）との間に、スラリーＳを送液する送液部１５が設けられている。

図１に示すように、第二配管１３には、循環配管１４の基端が連通されている。この循環配管１４は、第二配管１３を流れるスラリーＳを貯留タンクＴ１に戻す配管であり、その先端からスラリーＳを貯留タンクＴ１に戻すことができるように配設されている。この循環配管１４は、その最高位置の高さが第二配管１３の最高位置の高さよりも低くなるように配設されている。そして、循環配管１４は、第二配管１３の最高位置よりも若干低い位置で第二配管１３から分岐している。以下では、循環配管１４が第二配管１３から分岐する位置を接続位置という。

そして、図１に示すように、第二配管１３において、接続位置よりも下流側（つまり先端側）には第二配管１３を閉塞開放するバルブ１６が設けられている。このバルブ１６は、第二配管１３における最高位置近傍に配置されている。具体的には、バルブ１６の入口および／または出口よりも高い位置に配管が無い位置や、バルブ１６の入口および出口近傍の短い区間でバルブ１６の入口および出口よりも高い配管が存在する位置にバルブ１６は設けられている。

スラリーの送液配管構造１０が以上のような構成を有しているので、バルブ１６を開いた状態で送液部１５によってスラリーＳを搬送すれば、スラリーＳを貯留タンクＴ１から受入タンクＴ２に供給することができるし、一部のスラリーＳは貯留タンクＴ１に戻すことができる。

一方、バルブ１６を閉じても、循環流路１４を介してスラリーＳを貯留タンクＴ１に戻すことができるので、送液部１５を停止しなくても受入タンクＴ２へのスラリーＳの供給を間欠的に行うことができる。

しかも、受入タンクＴ２へのスラリーＳの供給を間欠的に行っても、第一配管１２および接続位置よりも上流側（下方）の第二配管１３にスラリーＳを常時流しておくことができる。すると、これらの配管内において、スラリーＳ中の固形分の沈降による配管の閉塞等が生じにくくなる。

一方、バルブ１６が第二配管１３における最高位置近傍に配置されているので、バルブ１６を閉じてスラリーＳの流動を停止しても、バルブ１６に堆積する固形分の量を少なくできる。すると、バルブ１６を閉じた際において、スラリーＳの堆積に起因するバルブ１６の閉塞を抑制しやすくなる。

＜循環配管１４の接続位置＞
なお、循環配管１４が第二配管１３から分岐する接続位置はとくに限定されないが、できるだけバルブ１６に近い方が望ましい。バルブ１６を閉じた場合には、第二配管１３において、バルブ１６と接続位置との間ではスラリーＳの流れが停止する。すると、その部分（図１の１３ａの部分）ではスラリーＳ中の固形分が沈降して堆積する可能性がある。接続位置がバルブ１６に近ければ、バルブ１６を閉じた際に流れが停止する区間を短くできる。すると、その区間に存在するスラリーＳの量を少なくできるので、固形分が沈降して堆積しても、堆積した固形分が第二配管１３の閉塞やバルブ１６を開いた際の抵抗になることを抑制できる。

＜バルブ１６について＞
第二配管１３に設けられているバルブ１６は、第二配管１３を閉塞開放できるものであればよく、とくに限定されない。例えば、スラリーＳを搬送する配管の閉塞開放に使用される公知のバルブ（例えばダイヤフラムバルブやゲートバルブ等）を使用することができる。

また、図１（Ｂ）に示すように、バルブ１６は、第二配管１３の上流側に対して下流側が高くなるように設置することが望ましい。すると、バルブ１６を閉じた際に、バルブ１６の弁体等の上流側にスラリーＳの固形分が堆積することを抑制できる。とくに、循環流路１４内に常時スラリーＳが流れている場合でも、そのスラリーＳの固形分がバルブ１６の弁体等の上流側に堆積することを抑制できる。なお、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、バルブ１６と接続位置との間の部分（図１の１３ａの部分）が接続位置からバルブ１６に向かって上傾するようになっていれば、バルブ１６の弁体等の上流側へのスラリーＳの堆積をより抑制しやすくなる。

＜第一配管１２について＞
また、第一配管１２は、以下のように配設されていることが望ましい。

図１に示すように、送液部１５は、第一配管１２の基端が貯留タンクＴ１に接続される位置（以下、貯留タンクＴ１接続位置という）よりも上方に位置するように設けられている。しかも、第一配管１２は、送液部１５と貯留タンクＴ１接続位置との間において傾斜した状態となるように設けられている。つまり、第一配管１２は、その先端（送液部１５との接続位置）から基端（貯留タンクＴ１接続位置）に向かって下傾するように設けられている。

このような構成とすれば、設備１の点検などの際に送液部１５を停止しても、第一配管１２内のスラリーＳの固形分が第一配管１２内に堆積することを抑制することができる。つまり、送液部１５の作動を停止すると、スラリーＳの流動が無くなるので、スラリーＳの固形分は重力によって徐々に沈降し、やがて第一配管１２内面に到達する。このとき、第一配管１２がその先端から基端に向かって下傾しているので、第一配管１２内面に到達した固形分が第一配管１２内面に沿って貯留タンクＴ１に向かって滑り落ちる。すると、第一配管１２内面に到達した固形分を貯留タンクＴ１内に戻すことができるので、第一配管１２内にスラリーＳの固形分が堆積することを抑制することができる。したがって、上記のような構成とすれば、スラリーＳの送液が停止している状態でも、第一配管１２が閉塞する等の問題が生じることを抑制できる。

第一配管１２の水平面に対する傾斜角度θはとくに限定されない。傾斜角度を大きくする（鉛直に近づける）方が固形分の堆積は抑制しやすくなるが、あまり傾斜角度を大きくすると送液部１５がスラリーＳを吸い込む位置が高くなる。吸い込む位置が貯留タンクＴ１内におけるスラリーＳの液面よりも高くなるとキャビテーションによる送液不良が発生する可能性がある。第一配管１２の水平面に対する傾斜角度θは、スラリーの濃度や固形分の性質などに合わせて適宜設定すればよいが、３０〜６０度が好ましい。例えば、固形分が金属球であれば、第一配管１２の水平面に対する傾斜角度θは４５度以上６０度以下が好ましい。なお、この傾斜角度θは、通常は、第一配管１２の中心軸が水平に対してなす角度を意味する。

＜第一配管１２と貯留タンクＴ１の接続について＞
第一配管１２の基端が貯留タンクＴ１に接続される位置（貯留タンクＴ１接続位置）はとくに限定されない。貯留タンクＴ１接続位置は、貯留タンクＴ１の底よりも若干上方の側面が望ましく、スラリーの濃度や固形分の性質などに合わせて適宜設定すればよい。例えば、第一配管１２の基端の最下端の位置が貯留タンクＴ１の底よりも５０ｍｍ以上の位置であれば、第一配管１２の基端の位置を貯留タンクＴ１内に溜まっている固形分の上面よりも上方に位置しやすくなる。すると、第一配管１２内を滑り落ちてきた固形分を貯留タンクＴ１内に戻すことができ、第一配管１２内に固形分が溜まってしまうことを抑制できる。

＜第二配管１３について＞
第二配管１３は、送液部１５を作動させた際に、送液部１５から受入タンクＴ２へのスラリーＳの搬送をスムースにできるようになっていればよく、そのレイアウトはとくに限定されない。例えば、送液部１５からバルブ１６までの配管が傾斜した状態になるように配設してもよい。つまり、送液部１５からバルブ１６に向かって上傾（例えば水平に対して３０〜９０度）するように第二配管１３を配設してもよい。もちろん、送液部１５とバルブ１６との間の配管を水平配管と垂直配管を組み合わせて形成してもよい。なお、上述した第二配管１３の傾斜角度は、通常は、第二配管１３の中心軸が水平に対してなす角度を意味する。

また、第二配管１３の先端から受入タンクＴ２にスラリーＳを供給する方法はとくに限定されない。例えば、受入タンクＴ２の天井や側面に第二配管１３の先端を接続してもよい。また、受入タンクＴ２の上部が開口していれば、その上方に第二配管１３の先端を配置して、第二配管１３の先端から受入タンクＴ２内にスラリーＳを落下させるようにしてもよい。

さらに、第二配管１３は、バルブ１６よりも先端側の配管（図１の１３ｂ）の長さが短い方が望ましい。とくに、バルブ１６よりも先端側では、バルブ１６の出口に高さが近い配管が短い方が望ましい。例えば、図１（Ｂ）に示すように、バルブ１６出口近傍で配管を下方に折り曲げるようにすれば、バルブ１６を閉じても、バルブ１６よりも先端側の配管（図１の１３ｂ）に滞留するスラリーＳを少なくできるので、バルブ１６の上流側に堆積するスラリーＳ中の固形分の量も少なくできる。

＜循環配管１４について＞
循環配管１４の先端から貯留タンクＴ１にスラリーＳを戻す方法はとくに限定されない。例えば、貯留タンクＴ１の天井や側面に循環配管１４の先端を接続してもよい。また、貯留タンクＴ１の上部が開口していれば、その上方に循環配管１４の先端を配置して、循環配管１４の先端から貯留タンクＴ１内にスラリーＳを落下させるようにしてもよい。

さらに、循環配管１４は、その全体（または大部分）が水平または接続位置から貯留タンクＴ１に向かって下傾するようになっていてもよい。循環配管１４の全体（または大部分）が水平となっていれば、送液部１５による送液を停止した際に循環配管１４内にスラリーＳの固形分が堆積しても、固形分が１か所に堆積することがないので、送液再開時に流動を再開しやすくなる。一方、循環配管１４の全体（または大部分）が接続位置から貯留タンクＴ１に向かって下傾していれば、送液部１５による送液を停止した際にスラリーＳは貯留タンクＴ１に向かって移動するので、循環配管１４内にスラリーＳの固形分が堆積しにくくなるのでより望ましい。

＜送液部１５について＞
送液部１５は、ある程度の流量で送液配管１１内にスラリーＳを流すことができるものであればよく、とくに限定されない。例えば、公知の渦巻きポンプやホースポンプ、ダイヤフラムポンプ等のスラリーポンプを使用することができる。

＜バイパス流路１７について＞
図１に示すように第二配管１３が傾斜していれば、送液部１５を停止した際には、第二配管１３内のスラリーＳの固形分が送液部１５の吐出側に堆積する可能性がある。そこで、送液部１５が停止した際に、第二配管１３内のスラリーＳの固形分を貯留タンクＴ１に戻すバイパス流路１７を設けておくことが望ましい（図２（Ａ）参照）。

図２（Ａ）に示すように、バイパス流路１７を、その一端が送液部１５の吐出部の近傍に連結され、その他端が貯留タンクＴ１の下部に連結された状態となるように配置する。しかも、バイパス流路１７をその一端から他端に向かって下傾するように配置する。すると、送液部１５が停止した際に、第二配管１３内のスラリーＳの固形分が送液部１５に向かって流れても、その固形分をバイパス流路１７を通して貯留タンクＴ１の下部に流すことができる。

なお、バイパス流路１７の傾きは、第一配管１２や第二配管１３の傾きと同じにしてもよいし、第一配管１２や第二配管１３と異なる傾きとしてもよい。バイパス流路１７の傾きを第一配管１２や第二配管１３の傾きと同じにする場合には、送液部１５の近傍のバイパス流路１７の傾きは、第一配管１２および第二配管１３よりも大きくする（鉛直に近づける）方が望ましい。すると、第二配管１３を流れたスラリーＳの固形分をバイパス流路１７に流しやすくなる。

また、第二配管１３内のスラリーＳの固形分を確実にバイパス流路１７に流すには、バイパス流路１７の一端は第二配管１３の下面に連結されていることが望ましい。

さらに、送液部１５を稼働させている際に、バイパス流路１７を通して貯留タンクＴ１にスラリーＳが流れることを防止するためには、バイパス流路１７の流れを制御するバルブ１８をバイパス流路１７に設けることが望ましい。この場合、バルブ１８はできる限りバイパス流路１７と第二配管１３との連結部分に近い位置に設ける。すると、バイパス流路１７において、第二配管１３とバルブ１８との間に滞留するスラリーＳを少なくできるので、滞留したスラリーＳの固形分がバルブ１８に溜まってバルブ１８の作動を阻害することを防止できる。

さらに、バイパス流路１７ではなく、送液部１５が停止した際に、単に第二配管１３内のスラリーＳを排出する排出管１９を設けてもよい（図２（Ｂ））。この場合には、バルブ１９ａを排出管１９に設けて、通常は排出管１９を閉鎖しておき、送液部１５が停止した際にバルブ１９ａを開放してスラリーＳを外部に流すようにすればよい。

なお、第２配管１３と排出管１９との連結部と送液部１５との間にバルブを設けておけば、排出管１９を通して第二配管１３内のスラリーＳを排出する際に、貯留タンクＴ１からのスラリーＳの流出を確実に防止できる。

本発明のスラリーの送液配管構造は、高濃度や粒子比重の大きいスラリーを送液するとして適している。

１０ スラリーの送液配管構造
１１ 送液配管
１２ 第一配管
１３ 第二配管
１４ 循環配管
１５ 送液部
１６ バルブ
Ｔ１ 貯留タンク
Ｔ２ 受入タンク
Ｓ スラリー

Claims (5)

1. スラリーを貯留したタンクからスラリーを送液するためのスラリーの送液配管構造であって、
   前記タンクに連通された送液配管と、
   該送液配管に設けられたスラリーを送液する送液部と、を備えており、
   前記送液配管において、前記タンクと前記送液部との間の部分が、前記送液部から前記タンクとの接続部分に向かって下傾するように設けられている
   ことを特徴とするスラリーの送液配管構造。
2. 前記送液配管における前記タンクと前記送液部との間の部分の傾斜角度が、水平に対して３０〜６０度である
   ことを特徴とする請求項１に記載のスラリーの送液配管構造。
3. 前記送液配管に接続され、該送液配管から前記タンクにスラリーを戻す循環配管と、
   前記送液配管に設けられた前記送液配管を閉塞開放するバルブと、を備えており、
   該バルブは、
   前記送液配管における該送液配管と前記循環配管との接続位置よりも下流側であって、該接続位置よりも上方かつ前記送液配管の最高位置近傍に設置されている
   ことを特徴とする請求項１または２記載のスラリーの送液配管構造。
4. 前記バルブは、
   上流側よりも下流側が高くなるように配設されている
   ことを特徴とする請求項３記載のスラリーの送液配管構造。
5. 前記送液配管における前記送液部よりも下流側の部分と前記タンクとを連通するバイパス流路が設けられており、
   該バイパス流路は、
   前記送液配管との連結部から前記タンクに向かって下傾している
   ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載のスラリーの送液配管構造。
   

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