JP4487578B2 - ダンパ及びその開閉制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば焼結鉱製造設備や溶融炉などの廃熱回収設備のような、大量のガスが流れるダクトに設けられ、瞬時にガス流れを変更できるダクト及びそのダクトの開閉制御方法に関するものである。

例えば焼結鉱製造設備では、そのガス処理系統に廃熱回収設備が備えられる場合がある。その一例を図６に示す。
図６は焼結鉱製造設備の設備フローを示した図で、焼結機２１で鉄鉱石などを焼成・還元された製品は、焼結鉱冷却機２２で冷却用送風機２３から送られる冷却ガスによって冷却され、その後、ベルトコンベアなどによって所定の場所に搬送される。

ところで、この図６に示した設備では、焼結機２１で焼成・還元される際に発生する排ガスは、例えば集塵機や脱硫・脱硝などの除去設備といった公害防止装置２４を経て集塵用送風機２５によりスタック２６から排出される。なお、公害防止装置２４と集塵用送風機２５は時に逆の配置となる場合があるが、その際、集塵用送風機２５は押し込み送風機となる。

前記焼結鉱冷却機２２は、前述のように高温の製品をガス冷却するものであるが、この冷却後のガスを用いて廃熱回収を行う。この廃熱回収は主として蒸気を得るもので、その熱回収後の排ガスは、排ガス循環ダクト２７を経て循環され、再度焼結鉱冷却機２２で冷却用ガスとして使用される。
特公昭５８−１５７０９号公報

焼結鉱冷却機２２の稼動中に廃熱回収ボイラー２８を停止させる場合は、外気吸引ダンパ２９と排気ダンパ３０を開けて排熱を放風するが、このような設備において、排ガス循環ダクト２７の廃熱回収ボイラー２８の入側と出側に仕切り板などを挿入すれば、焼結鉱の冷却運転を行いながら、廃熱回収ボイラー２８の修理などが行えるようになる。

また、前記排気ダンパ３０を利用し、廃熱回収ボイラー２８の熱源過多を防止することも可能である。つまり、排気ダンパ３０の開度を適宜調整することで、廃熱回収ボイラー２８への流入排ガス温度を制御することができる。

しかしながら、図６に示した排気・放風方法では、排ガスを排気ダンパ３０から大気に放散しているので、排ガス中のダストが多いと公害を発生する。従って、図７に示したような設備フローによって排気・放風を行うことが望ましい。

図７で示した設備フローは、図６では排気ダンパ３０から大気に放散していた排熱を、公害防止装置２４の前段に導くように放風ダクト３１を設けたもので、このような構成により、廃熱回収ボイラー２８への排ガス温度が過多になっても、問題なく制御が行えるようになる。

このような焼結設備では、排ガス循環ダクト２７内を流れるガス量は５００ｋｍ³Ｎ／時間を超える場合があり、風速を２０ｍ／秒程度で設計しても、排ガス循環ダクト２７の断面積は優に１５ｍ²を超える場合がある。

かかる大断面積の排ガス循環ダクト２７内を流れて廃熱回収ボイラー２８に至る排ガスを全て遮断するには、放風ダクト３１も前記排ガス循環ダクト２７と同等の断面積が必要になる。

このような大断面積のダクトに設置するダンパ４０は、図８に示したように、缶体４１の内部に、複数のダンパ羽根４２を、軸４２ａを中心として回動が自在なように配置し、これら全ての軸４２ａを、リンク機構４３を介してアクチュエータ４４によって同期して回動させることにより、複数のダンパ羽根４２の開閉動作を行うもので、その開閉速度は全閉から全開まで３０秒程度と遅いものが使われている。

ところで、焼結設備では、廃熱回収ボイラー２８に内蔵される熱交換チューブ（一般的にフィン付きチューブと言われるもの）が、ダストなどによって閉塞した場合には、突如として排ガスを遮断する場合がある。

このような緊急遮断時に、排気ダンパ３０の開く速度が遅いと、排ガスの圧力が経路内に留まり、例えば冷却用送風機２３、焼結鉱冷却機２２、排ガス循環ダクト２７の損壊を招くことがある。

かかる問題点を防止するには、図９に示したような、設備フローを構築する必要がある。この図９に示した例では、廃熱回収ボイラー２８への排ガス流入量を制御するために、比較的遅い放風を行う排気ダンパ３０及び放風ダクト３１と、緊急で放風する緊急放風ダンパ３２及び緊急放風ダクト３３を並列に配置している。

この図９に示した経路を有する設備では、通常、緊急放風ダンパ３２は完全に閉止しておき、廃熱回収ボイラー２８への排ガス流入量の制御は、全閉から全開まで概ね３０秒程度で開く排気ダンパ３０で行うことになる。なお、この開閉に要する時間は市販されているモートルシリンダなどを採用した場合のものである。

一方、緊急放風ダクト３３は閉じ込められる圧力を逃がすものであり、経験的には、排ガス循環ダクト２７や放風ダクト３１の流路面積の１／３程度で良い。また、緊急放風ダンパ３２の開閉速度は、この図９に示した例では全閉状態から全開状態に至る時間は３秒以下であれば問題は生じない。

しかしながら、図９に示したように、排気ダンパ３０と緊急放風ダンパ３２を並列に配置する場合は、広い設置場所が必要になると共に建設費用も膨大になり、極めて建設歩留の悪い設備になる。

なお、緊急で排気する装置としては、ダクト内の圧力を検知して開くリリーフダンパを設ける技術が開示されている。
特開昭５４−４５４１０号公報

しかしながら、この特許文献２で開示された技術も、リリーフダンパの開閉速度は従来のダンパの開閉速度と同じと考えられ、本発明の課題解決には利用できない。

また、焼結排ガス処理装置を構成する電気集塵機の排ガスを煙突に導くためのバイパス煙道と風量調整ダンパを設け、立ち上げ時、ダクトへの負圧負荷の軽減を図るようにした技術が開示されている。
特開２００１−３１７８７８号公報

しかしながら、この特許文献３で開示された技術は、本来浄化処理すべき排ガスを未処理のまま放散するものであり、実質的に実現・採用することは難しく、また、ダンパ構造も緊急に開くのではなくて徐々に圧力・風量を制御するものであり、本発明が狙っているところの、公害を防止しながら、ガス制御と非常放風を同一装置で行うという課題を解決することはできない。

解決しようとする問題点は、公害を防止しながら、ガス制御と非常放風を同一の装置で行うことができないという点である。

本発明のダンパは、
廃熱回収設備の放風ダクト途中に配置され、缶体の内部に設けられた複数のダンパ羽根の開閉により前記放風ダクトの開閉制御を行うダンパであって、
放風ダクトと、緊急放風ダクトを一つのダクトで兼用可能とするために、前記複数のダンパ羽根を、排気用と、エアーシリンダ或いは重錘の落下を使用する緊急放風用の２つの群に分け、開閉速度を異ならせたことを最も主要な特徴としている。

前記本発明のダンパにおいては、３秒程度で全閉から全開まで緊急放風用ダンパ羽根群を開くことができるようになる。

また、前記本発明のダンパの開閉制御は、
前記排気用のダンパ羽根群は、廃熱回収設備の操業状態に応じて、常時、開閉制御を行う一方、前記緊急放風用のダンパ羽根群は、常時は全閉しておき、緊急時のみ急速全開する。これが本発明のダンパの開閉制御方法である。

本発明によれば、ガス制御と緊急時の非常放風を、公害を防止しながら、小規模の設備構成で行うことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図１を用いて説明する。なお、本発明のダンパを設置した設備フローは図７と同一であるので、図示説明を省略する。

図１は本発明のダンパ１の概略構成を示した図であり、缶体２は図８に示した従来のダンパ４０における缶体４１と同様の構成であるが、望ましくは、その断面積は前記缶体４１の約４／３倍となっている。そして、本発明のダンパ１では、そのダンパ羽根を、例えば、図１における紙面下側に位置する５枚の排気用ダンパ羽根３（図９の排気ダンパに相当し、前記缶体４１と略同じ断面積。）と、同じく紙面上側に位置する３枚の緊急放風用ダンパ羽根４（図９の緊急放風ダンパに相当し、前記缶体４１の断面積の約１／３の断面積。）の２つの群に分けて構成している。なお、缶体２の断面積は従来の缶体４１と同程度とし、排気用ダンパ羽根３と緊急放風用ダンパ羽根４の面積比率を略３：１となるように設定するだけでもよい。

これらのダンパ羽根３，４は従来のダンパ羽根と同様、軸３ａ，４ａにより回動が自在なように缶体２に取り付けられており、このうち排気用ダンパ羽根３は、常時開閉制御を行い、緊急時にも特に開閉作動を緊急に行う必要はない。一方、緊急放風用ダンパ羽根４は、常時は閉じられており、緊急時のみ急速に全開する。

以下、本発明のダンパを図２及び図３を用いてさらに詳細に説明する。
図２は図１に示した本発明のダンパ１に、排気用ダンパ羽根３と緊急放風用ダンパ羽根４の作動源をそれぞれ別個に設けた第１の例を示す詳細図で、排気用ダンパ羽根３が３枚、緊急放風用ダンパ羽根４が２枚の、計５枚のダンパ羽根からなっているものを示している。なお、これらのダンパ羽根３，４の枚数は、その断面積の比率が前述したようになっていれば、何ら限定されるものではない。

５はエアーシリンダであり、緊急放風用ダンパ羽根４を、全閉の状態から全開まで例えば３秒以内の急速に開くためのアクチュエータである。このエアーシリンダ５はリンク機構６によって２枚の緊急放風用ダンパ羽根４の軸４ａと連結され、緊急放風時には、エアーシリンダ５のロッドの突出動作によって２枚の緊急放風用ダンパ羽根４を同調して全閉状態から全開状態まで、急速に回動させて開かせる。

７はモートルシリンダであり、排気用ダンパ羽根３を開閉制御するためのアクチュエータであり、排気用ダンパ羽根３を全閉の状態から例えば３０秒程度で全開の状態まで開く。このモートルシリンダ７も、前記と同様のリンク機構６によって３枚の排気用ダンパ羽根３の軸３ａと連結され、モートルシリンダ７のロッドの出退動作によって３枚の排気用ダンパ羽根３を、操業状態に応じて、同調して開閉制御する。

図３に示した本発明のダンパ１は、円形断面のダクトに設置するために、缶体２の形状を図２の正面視矩形状から正面視円形状に変更したもので、この断面形状の変更に伴い、各ダンパ羽根３，４の大きさと数を変更しただけで、その構成は図２に示したものと同じであるので、詳細な説明を省略する。

本発明のダンパ１は、前述のように、操業状態に応じて常時開閉制御する排気用ダンパ羽根３と、常時は全閉状態になされ、緊急放風時のみ全開状態となす緊急放風用ダンパ羽根４を同一の缶体２に取付け、排気用ダンパ羽根３は全閉（全開）から全開（全閉）まで３０秒程度の通常の速度で開閉制御できる一方、緊急放風用ダンパ羽根４は全閉（全開）から全開（全閉）まで３秒程度の速度で開閉できるようになされたものである。

緊急放風用ダンパ羽根４の開閉のための駆動源としては、３秒程度で全閉状態から全開状態に開けるものであれば、前述のエアーシリンダ５に限らないことは言うまでもない。例えば、図４に示したように重錘を用いたものでも良い。以下、重錘を用いた例について説明する。

図４は緊急放風用ダンパ羽根４の作動源として重錘１１を用いたダンパ１を示した概略構成図であり、缶体２、排気用ダンパ羽根３、緊急放風用ダンパ羽根４、軸３ａ，４ａなどは先に説明した図２と同様であるので、以下、緊急放風用ダンパ羽根４の開閉機構についてのみ説明する。

８は緊急放風用ダンパ羽根４の軸４ａに取り付けられた滑車であり、この滑車８を取り付けた軸４ａは、クラッチ９を介してモータ１０に連結されている。１１は前記滑車８にワイヤロープ１２によって巻き付けられた重錘であり、緊急放風時、前記クラッチ９に信号を与えてクラッチ９を開放することで、重錘１１がそれまでの位置から落下して滑車８を介して軸４ａを回動し、緊急放風用ダンパ羽根４を全閉状態から全開状態に急速に開く。

ところで、重錘１１を作動源として使用した場合、例えば重錘１１の下方が通路になっている場合などでは、重錘１１を吊っているワイヤロープ１２が切断した場合には人災が発生する恐れがあり、実用面では危険性を伴う。

そこで、図４に示した例では、前記吊り下げた重錘１１の底面近傍に、そのロッド端にストッパ１４を設置したエアーシリンダ１３を水平に設置し、緊急放風用ダンパ羽根４が閉じている場合には、前記ストッパ１４を重錘１１の底面に差し入れ、このストッパ１４により重錘１１を支持することで安全性を確保し、緊急放風時には、前記クラッチ９の開放と同時にエアーシリンダ１３のロッドを退入させて、重錘１１の落下を妨げないようにしたものを示している。なお、この緊急放風時、警報を鳴らすなどすれば、より安全性は高くなる。非常事態が解除された後は、クラッチ９を接続した後、モータ１０を作動させて緊急放風用ダンパ羽根４を閉じる。

前記図２〜図４に示した本発明のダンパ１を、焼結設備などに組み込んだ場合の緊急放風用ダンパ羽根４の制御系フローの一例を図５に示す。
この制御系に示したように、本発明のダンパ１では、排気用ダンパ羽根３群は、廃熱回収設備の操業状態に応じて、常時、開閉制御を行う一方、緊急放風用ダンパ羽根４群は、常時は全閉しておき、廃熱回収ボイラー２８の異常が検出された場合等の緊急時のみ急速全開するのである。なお、緊急時以外は通常運転を継続することは言うまでもない。

この緊急時においては、緊急放風用ダンパ羽根４群の緊急全開を行うだけで、冷却用送風機２３の運転は通常通り継続する。そして、このような緊急時の制御によって、排ガス循環ダクト２７内の圧力異常が解消された場合は、焼結鉱冷却機２２の稼動を継続し、廃熱回収ボイラー２８などの設備機器の点検を行う。

一方、排ガス循環ダクト２７内の圧力異常が継続している場合には、冷却用送風機２３を停止するか否かを判断し、停止する場合は、廃熱回収ボイラー２８の修理などの復旧作業を行い、復旧作業が完了した後稼動を再開する。冷却用送風機２３を停止しない場合は、前記排ガス循環ダクト２７内の圧力異常が解消された場合と同様、焼結鉱冷却機２２の稼動を継続し、廃熱回収ボイラー２８などの設備機器の点検を行う。

下記表１に示した図２と図３のダンパを、図７に示した設備フローに設置したところ、従来にはない小規模な設備構造でありながら、廃熱回収ボイラーなどの設備機器に急な不具合が発生した場合でも、設備全体のいずれの部位にも損壊などの事故を発生させることがなかった。

本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範囲内で、適宜実施の形態を変更しても良いことは、言うまでもない。

以上の本発明は、焼結鉱製造設備の廃熱回収設備に限らず、大量のガスが流れるダクトにおいて、瞬時にガス流れを変更する設備であれば、どのような設備であっても適用できる。

本発明のダンパの概略構成を示した図である。 図１で示した本発明のダンパに、排気用ダンパ羽根と緊急放風用ダンパ羽根の作動源をそれぞれ別個に設けた第１の例を示す詳細図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 図２において、缶体の形状を円形断面とした場合の図２と同様の図である。 緊急放風用ダンパ羽根の作動源として重錘を用いたダンパを示した概略構成図である。 図２〜図４に示した本発明のダンパを、焼結設備などに組み込んだ場合の緊急放風用ダンパ羽根の制御系フローの一例を示した図である。 焼結鉱製造設備の設備フローの一例を示した図である。 図６の設備フローにおいて、放風ダクトを設けて排気ダンパからの排熱を公害防止装置の前段に導くようにしたものである。 従来のダンパの構成を示す概略図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）はダンパ羽根の作動機構を説明する図である。 図７の設備フローにおいて、比較的遅い放風を行う排気ダンパ及び放風ダクトと、緊急で放風する緊急放風ダンパ及び緊急放風ダクトを並列に配置したものである。

符号の説明

１ ダンパ
２ 缶体
３ 排気用ダンパ羽根
３ａ 軸
４ 緊急放風用ダンパ羽根
４ａ 軸
５ エアーシリンダ
６ リンク機構
７ モートルシリンダ
１１ 重錘
２７ 排ガス循環ダクト
２９ 外気吸引ダクト
３０ 排気ダンパ
３１ 放風ダクト
３２ 緊急放風ダンパ

Claims (2)

1. 廃熱回収設備の放風ダクト途中に配置され、缶体の内部に設けられた複数のダンパ羽根の開閉により前記放風ダクトの開閉制御を行うダンパであって、
   前記複数のダンパ羽根を、排気用と、エアーシリンダ或いは重錘の落下を使用する緊急放風用の２つの群に分け、開閉速度を異ならせたことを特徴とするダンパ。
2. 請求項１に記載のダンパを開閉制御する方法であって、
   前記排気用のダンパ羽根群は、廃熱回収設備の操業状態に応じて、常時、開閉制御を行う一方、前記緊急放風用のダンパ羽根群は、常時は全閉しておき、緊急時のみ急速全開することを特徴とするダンパの開閉制御方法。

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